Reservoir Gas.doc

8/14/2019 Reservoir Gas.doc

1/101

BAB II

RESERVOIR GAS

2.1. Karakteristik Batuan Reservoir

Reservoir adalah bagian kerak bumi yang mengandung minyak dan gas bumi.

Cara terdapatnya minyak bumi di bawah permukaan haruslah memenuhi beberapa

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

tersebut, meliputi :

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

Biasanya batuan reservoir berupa lapisan batuan yang berongga-rongga ataupunberpori-pori.

. !apisan penutup "#ap ro#k$, yaitu suatu lapisan yang tidak permeable terdapat di

atas suatu reservoir dan menghalang-halangi minyak dan gas bumi yang akan keluar

dari reservoir.

%. &erangkap reservoir " reservoir trap$, merupakan suatu unsur pembentuk yang

bentuknya sedemikian rupa sehingga lapisan beserta penutupnya merupakan bentuk

konkav ke bawah dan dan menyebabkan minyak dan gas bumi berada dibagian

teratas reservoir.

2.1.1. Komposisi Kimia Batuan Reservoir

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

dibentuk dari beberapa ikatan komposisi kimia. Banyak sedikitnya suatu komposisi

kimia akan membentuk suatu jenis mineral tertentu dan akan menentukan ma#am

batuan.

Batuan reservoir umumnya terdiri dari batuan sedimen, yang berupa batupasir,

batuan karbonat, dan shale atau kadang-kadang volkanik. (asing-masing batuan

tersebut mempunyai komposisi kimia yang berbeda, begitu pula si)at )isiknya. Unsur

atau atom-atom penyusun batuan reservoir perlu diketahui mengingat ma#am dan

jumlah atom-atom tersebut akan menentukan si)at-si)at dari mineral yang terbentuk,


2/101

baik si)at-si)at )isik maupun si)at-si)at kimiawinya. (ineral merupakan *at-*at yang

tersusun dari komposisi kimia tertentu yang dinyatakan dalam bentuk rumus-rumus

dimana menunjukkan ma#am unsur-unsur serta jumlahnya yang terdapat dalam mineral

tersebut.

2.1.1.1. Batupasir

(enurut &ettijohn, batupasir dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu :

+rthouart*ites, raywa#ke, dan rkose. &embagian ini didasarkan pada jumlah

kandungan mineralnya.

a. +rthouart*ites+rthouart*ites merupakan jenis batuan sedimen yang terbentuk dari proses

yang menghasilkan unsur sili#a yang tinggi, dengan tidak mengalami meta)ormosa

"perubahan bentuk$ dan pemadatan, terutama terdiri atas mineral kwarsa "uart*$ dan

mineral lainnya yang stabil. (aterial pengikatnya "semen$ terutama terdiri atas

#arbonate dan sili#a. +rthouart*ites merupakan jenis batuan sedimen yang relatip

bersih yaitu bebas dari kandungan shale dan #lay. /abel .1 menunjukkan komposisi

kimia orthouart*ites.

b. raywa#ke

raywa#ke merupakan jenis batupasir yang tersusun dari unsur-unsur mineral

yang berbutir besar, terutama kwarsa dan )eldspar serta )ragmen-)ragmen batuan.

(aterial pengikatnya adalah #lay dan #arbonate. 'e#ara lengkap mineral-mineral

penyusun graywa#ke terlihat pada /abel .. 0omposisi graywa#ke tersusun dari

unsur sili#a dengan kadar lebih rendah dibandingkan dengan rata-rata batupasir, dan

kebanyakan sili#a yang ada ber#ampur dengan silikat "sili#ate$. 'e#ara terperin#i

komposisi kimia graywa#ke dapat dilihat pada /abel .%.

C. rkose

rkose merupakan jenis batupasir yang tersusun dari uart* sebagai mineral


3/101

Tabel 2.1.Komposisi Kimia Batupasir Ortoquartites

Tabel 2.2.Komposisi !ineral Gra"#ake

yang dominan, meskipun seringkali mineral arkose )eldspar jumlahnya lebih banyak


4/101

dari uart*. 'edangkan unsur-unsur lainnya, se#ara berurutan sesuai prosentasenya

ditunjukkan pada /abel ..

Tabel 2.$.Komposisi Kimia Gra#"ake


5/101

0omposisi kimia arkose ditunjukkan pada /abel .2, dimana terlihat bahwa

arkose mengandung lebih sedikit sili#a jika dibandingkan dengan orthouart*ites,

tetapi kaya akan alumina, lime, potash, dan soda.

Tabel 2.%.Komposisi !ineral Arkose

2.1.1.2. Batuan Karbonat

3alam hal ini yang dimaksud dengan batuan karbonat adalah limestone,

dolomite, dan yang bersi)at diantara keduanya. !imestone adalah istilah yang biasa

dipakai untuk kelompok batuan yang mengandung paling sedikit 45 6 #al#ium

#arbonate atau magnesium. 7stilah limestone juga dipakai untuk batuan yang

mempunyai )raksi #arbonate melebihi unsur non-#arbonatenya.

&ada limestone )raksi disusun terutama oleh mineral #al#ite, sedangkan pada dolomite

mineral penyusun utamanya adalah mineral dolomite. /abel .8 menunjukkan

komposisi kimia limestone se#ara lengkap. 3olomite adalah jenis batuan yang variasi

dari limestone yang mengandung unsur #arbonate lebih besar dari 25 6, sedangkan


6/101

untuk batuan-batuan yang mempunyai komposisi pertengahan antara limestone dan

dolomite akan mempunyai nama yang berma#am-ma#am tergantung dari unsur yang

dikandungnya. Untuk batuan yang unsur #al#ite-nya melebihi dolomite disebut

dolomite limestone, dan yang unsur dolomite-nya melebihi #al#ite disebut dengan limy,

#al#iti#, #al#i)erous atau #al#iti# dolomite. 0omposisi kimia dolomite pada

Tabel 2.&.Komposisi Kimia Arkose

dasarnya hampir mirip dengan limestone, ke#uali unsur (g+ merupakan unsur yang

penting dan jumlahnya #ukup besar. /abel .9 menunjukkan komposisi kimia unsur

penyusun dari dolomite.

Tabel 2.'.Komposisi Kimia (imestone.


7/101


8/101

2.1.1.$. Batuan S+ale

&ada umumnya unsur penyusun shale ini terdiri dari lebih kurang 24 6 sili#on

dioide "'i+$, 12 6 alumunium oide "l+%$, 8 6 iron oide ";e+$ dan ;e+%. 6

magnesium oide "(g+$, % 6 #al#ium oide "Ca+$, % 6 potasium oide "0$, 1 6

sodium oide "


9/101

Tabel 2.,Komposisi Kimia S+ale

2.1.2. Si-at isik Batuan Reservoir

&ada dasarnya semua batuan dapat menjadi batuan reservoir asalkan

mempunyai porositas dan permeabilitas yang #ukup, namun pada kenyataannya hanya

batuan sedimen yang banyak dijumpai sebagai batuan reservoir, khususnya reservoir

minyak. +leh karena itu dalam penilaian batuan reservoir selanjutnya akan banyak

berhubungan dengan si)at-si)at )isik batuan sedimen, terutama yang porous dan

permeable.


10/101

2.1.2.1. /orositas

&orositas "$ dide)inisikan sebagai )raksi atau persen dari volume ruang pori-

pori terhadap volume batuan total "bulk volume$. Besar-ke#ilnya porositas suatu

batuan akan menentukan kapasitas penyimpanan )luida reservoir. 'e#ara matematis

porositas dapat dinyatakan sebagai :

=

=>b >s

>b

>p

>b ??.???????????????.?.."-1$

dimana :

>b @ volume batuan total "bulk volume$

>s @ volume padatan batuan total "volume grain$

>p @ volume ruang pori-pori batuan.

&orositas batuan reservoir dapat diklasi)ikasikan menjadi dua, yaitu:

1. &orositas absolut, adalah persen volume pori-pori total terhadap volume batuan

total "bulk volume$.

= >olume pori total

bulk volume 1556 . ??????????????."-$

. &orositas e)ektip, adalah persen volume pori-pori yang saling berhubungan

terhadap volume batuan total "bulk volume$.

= >olume pori yang berhubungan

bulk volume 1556 ????????..."-%$

Untuk selanjutnya porositas e)ektip digunakan dalam perhitungan karena dianggap

sebagai )raksi volume yang produktip.

3isamping itu menurut waktu dan #ara terjadinya, maka porositas dapat juga

diklasi)ikasikan menjadi dua, yaitu :

1. &orositas primer, adalah porositas yang terbentuk pada waktu batuan sedimen

diendapkan.

. &orositas sekunder, adalah porositas batuan yang terbentuk sesudah batuan

sedimen terendapkan.


11/101


12/101

wo @ tegangan permukaan minyak-air, dyne#m

wo @ sudut kontak minyak-air.

'uatu #airan dikatakan membasahi *at padat jika tegangan adhesinya positip "

D5o$, yang berarti batuan bersi)at water wet. 'edangkan bila air tidak membasahi *at

padat maka tegangan adhesinya negatip "E D5o$, berarti batuan bersi)at oil wet.

3istribusi #airan dalam sistem pori-pori batuan tergantung pada si)at

kebasahan. 3istribusi )luida tersebut ditunjukkan pada ambar .. 3istribusi

pendulair ring adalah keadaan dimana )asa yang membasahi tidak kontinyu dan )asa

yang tidak membasahi ada dalam kontak dengan beberapa permukaan butiran batuan.

'edangkan distribusi )uni#ulair ring adalah keadaan dimana )asa yang membasahi

kontinyu dan se#ara mutlak terdapat pada permukaan butiran.

Gambar 2.1.

Kesetimbanan Ga"aGa"a /a3aBatas Air!in"ak/a3atan


13/101

Gambar 2.2*istribusi I3eal asa lui3a 40ettin5 3an 46on 0ettin 4

untuk Kontak antar Butirbutir Batuan "an Bulata. *istribusi 4/en3ulair Rin5b. *istribusi 4uni7ulair Rin5

2.1.2.$. .............................................................................................................Tekana

n Kapiler

/ekanan kapiler "$ dide)inisikan sebagai perbedaan tekanan antara

permukaan dua )luida yang tidak ter#ampur "#airan-#airan atau #airan-gas$ sebagai

akibat terjadinya pertemuan permukaan yang memisahkan mereka. &erbedaan tekanan

dua )luida ini adalah perbedaan tekanan antara )luida Fnon-wetting )asaG "& nw$ dengan

)luida FHetting )asaG "&w$ atau

@ &nw- &w .????????????????????......"-2$

/ekanan permukaan )luida yang lebih rendah terjadi pada sisi pertemuan permukaan

)luida immis#ible yang #embung. 3i reservoir biasanya air sebagai )asa yangmembasahi "wetting )asa$, sedangkan minyak dan gas sebagai non-wetting )asa atau

tidak membasahi.

/ekanan kapiler dalam batuan berpori tergantung pada ukuran pori dan ma#am

)luidanya, yang se#ara kuantitatip dapat dinyatakan dalam hubungan sebagai berikut :

&r

g h# = =. .#os

. .

????????????????..."-

8$

dimana :

@ tekanan kapiler

@ tegangan permukaan antara dua )luida

#os @ sudut kontak permukaan antara dua )luida

r @ jari-jari lengkung pori-pori


14/101

@ perbedaan densitas dua )luida

g @ per#epatan gravitasi

h @ tinggi kolom

3ari &ersamaan -8 dapat dilihat bahwa tekanan kapiler berhubungan dengan

ketinggian di atas permukaan air bebas "oil-water #onta#t$, sehingga data tekanan

kapiler dapat dinyatakan menjadi plot antara h versus saturasi air "' w$, seperti pada

ambar .%. &ada gambar .%, perubahan ukuran pori-pori dan densitas )luida akan

mempengaruhi bentuk kurva tekanan kapiler dan ketebalan *ona transisi.

&ersamaan -8 menunjukkan bahwa h bertambah jika perbedaan densitas

)luida berkurang, sementara )aktor lainnya tetap. =al ini berarti pada reservoir gas

yang terdapat kontak gas-air, perbedaan densitas )luidanya bertambah besar sehingga

mempunyai *ona transisi minimum. 3emikian juga pada reservoir minyak yang

mempunyai &7 gravity rendah, kontak minyak-air akan mempunyai *ona transisi yang

panjang. 0onsep ini ditunjukkan dalam ambar .. Ukuran pori-pori batuan

reservoir sering dihubungkan dengan besaran permeabilitas yang besar akan

mempunyai tekanan kapiler yang rendah dan ketebalan *ona transisinya lebih tipis dari

pada reservoir dengan permeabilitas yang rendah, seperti terlihat pada ambar ..


15/101

Gambar 2.$.Kurva Tekanan Kapiler

2.1.2.%. /ermeabilitas

&ermeabilitas dide)inisikan sebagai suatu bilangan yang menunjukkan

kemampuan dari suatu batuan untuk mengalirkan )luida dalam suatu media berporisebagai akibat dari adanya perbedaan tekanan. &ermeabilitas batuan merupakan )ungsi

dari tingkat hubungan ruang antar pori-pori dalam batuan.

3e)inisi kwantitatip permeabilitas pertama-tama dikembangkan oleh =enry

3ar#y "1428$ dalam hubungan empiris dengan bentuk di))erensial sebagai berikut :

>k d&

d!=

???????????????????.."-9$

dimana :

> @ ke#epatan aliran, #mse#

@ viskositas )luida yang mengalir, #p

d&d! @ gradient tekanan dalam arah aliran, atm#m

k @ permeabilitas media berpori.

/anda negatip dalam &ersamaan -9 menunjukkan bahwa bila tekanan

bertambah dalam satu arah, maka arah alirannya berlawanan dengan arah penambahan

tekanan tersebut.

Beberapa anggapan yang digunakan 3ar#y dalam &ersamaan -9 adalah :

1. lirannya mantap "steady state$

. ;luida yang mengalir satu )asa

%. >iskositas )luida yang mengalir konstan

. 0ondisi aliran isothermal


16/101

2. ;ormasinya homogen dan arah alirannya hori*ontal

8. ;luidanya in#ompressible.

3alam batuan reservoir, permeabilitas dibedakan menjadi tiga, yaitu :

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

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

&ermeabilitas e)ektip, adalah permeabilitas batuan dimana )luida yang mengalir

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

ketiga-tiganya.

&ermeabilitas relatip, adalah perbandingan antara permeabilitas e)ektip dengan

permeabilitas absolut.

3asar penentuan permeabilitas batuan adalah hasil per#obaan yang dilakukan

oleh =enry 3ar#y. 3alam per#obaan ini, =enry 3ar#y menggunakan batupasir tidak

kompak yang dialiri air. Batupasir silindris yang porous ini 1556 dijenuhi #airan

dengan viskositas , dengan luas penampang , dan panjanggnya !. 0emudian dengan

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

laju sebesar I, sedangkan &adalah tekanan keluar "ambar .2$.

Gambar 2.%.*iaram /er7obaan /enukuran /ermeabilitas


17/101

3ari per#obaan dapat ditunjukkan bahwa I..!."&1-&$ adalah konstan dan akan

sama dengan harga permeabilitas batuan yang tidak tergantung dari #airan, perbedaan

tekanan dan dimensi batuan yang digunakan. 3engan mengatur laju I sedemikian rupa

sehingga tidak terjadi aliran turbulen, maka diperoleh harga permeabilitas absolut

batuan.

0I !

& &=

. .

." $

1

..................................................................."-4$

'atuan permeabilitas dalam per#obaan ini adalah :

0 dar#yI #m #entipoise ! #m$

s#m$. & & atm$" $

" se#$. " $ "

" " $ "=

%

1

.................."-D$

3ari &ersamaan -4 dapat dikembangkan untuk berbagai kondisi aliran yaitu

aliran linier dan radial, masing-masing untuk )luida yang #ompressible dan

in#ompressible.

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

kemungkinan terdiri dari dua )asa atau tiga )asa. Untuk itu dikembangkan pula konsep

mengenai permeabilitas e)ektip dan permeabilitas relatip. =arga permeabilitas e)ektip

dinyatakan sebagai 0o, 0g, 0w, dimana masing-masing untuk minyak, gas, dan air.

'edangkan permeabilitas relatip dinyatakan sebagai berikut :

00

0roo= , 0

0

0rgg= , 0

0

0rww=

dimana masing-masing untuk permeabilitas relatip minyak, gas, dan air. &er#obaan

yang dilakukan pada dasarnya untuk sistem satu )asa, hanya disini digunakan dua

ma#am )luida "minyak-air$ yang dialirkan bersama-sama dan dalam keadaan

kesetimbangan. !aju aliran minyak adalah Iodan air adalah Iw. Jadi volume total "Io

A Iw$ akan mengalir melalui pori-pori batuan per satuan waktu, dengan perbandingan

minyak-air permulaan, pada aliran ini tidak akan sama dengan IoIw. 3ari per#obaan

ini dapat ditentukan harga saturasi minyak "'o$ dan saturasi air "'w$ pada kondisi

stabil. =arga permeabilitas e)ektip untuk minyak dan air adalah :


18/101


19/101

2.2.1.&. Saturasi lui3a

3alam batuan reservoir minyak umumnya terdapat lebih dari satu ma#am

)luida, kemungkinan terdapat air, minyak, dan gas yang tersebar ke seluruh bagian

reservoir.

'aturasi )luida batuan dide)inisikan sebagai perbandingan antara volume pori-

pori batuan yang ditempati oleh suatu )luida tertentu dengan volume pori-pori total

pada suatu batuan berpori.

'aturasi minyak "'o$ adalah :

'volume pori pori yang diisi oleh yak

volume pori pori totalo=

min

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

'aturasi air "'w$ adalah :

'volume pori pori yang diisi air

volume pori pori totalw=

.................................."-1%$

Gambar 2.'.Variasi /7ter+a3ap S#a8 9ntuk Sistem batuan "an Sama 3enan

lui3a "an berbe3a.b8 9ntuk Sistem lui3a "an Sama 3enan

Batuan "an Berbe3a.


20/101

'aturasi gas "'g$ adalah :1

'volume pori pori yang diisi oleh gas

volume pori pori totalg =

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

Jika pori-pori batuan diisi oleh gas-minyak-air maka berlaku hubungan :

'gA 'oA 'w@ 1......................................................................."-12$

Jika diisi oleh minyak dan air saja maka :

'oA 'w@ 1..............................................................................."-18$

/erdapat tiga )aktor yang penting mengenai saturasi )luida, yaitu :

'aturasi )luida bervariasi dari satu tempat ke tempat lain dalam reservoir, saturasi

air #enderung lebih besar dalam bagian batuan yang kurang porous. Bagian

struktur reservoir yang lebih rendah relatip akan mempunyai 'wyang tinggi dan 'g

yang relatip rendah. 3emikian juga untuk bagian atas dari struktur reservoir

berlaku sebaliknya. =al ini disebabkan oleh adanya perbedaan densitas dari masing-

masing )luida.

'aturasi )luida bervariasi dengan kumulatip produksi minyak. Jika minyak

diproduksikan maka tempatnya di reservoir akan digantikan oleh air dan atau gas

bebas, sehingga pada lapangan yang memproduksikan minyak, saturasi )luida

berubah se#ara kontinyu.

'aturasi minyak dan saturasi gas sering dinyatakan dalam istilah pori-pori yang

diisi oleh hidrokarbon. Jika volume #ontoh batuan adalah >, ruang pori-porinya

adalah .>, maka ruang pori-pori yang diisi oleh hidrokarbon adalah :

'o..> A 'g..> @ "1-'w$..>.................................................."-19$

2.1.2.'. Kompresibilitas

(enurut eerstma "1D29$ terdapat tiga konsep kompressibilitas batuan, antara

lain :

0ompressibilitas matriks batuan, yaitu )raksi perubahan volume material padatan

"grains$ terhadap satuan perubahan tekanan.


21/101


22/101

2.2. Komponen Reservoir :an Berupa lui3a Reservoir

0omponen reservoir yang berupa )luida reservoir yang mengisi pori-pori

reservoir seperti air, minyak dan gas mempunyai komposisi dan si)at-si)at )isik

tertentu. Besaran-besaran komposisi dan si)at )isik )luida reservoir gas adalah berupa

gas dan air )ormasi yang akan dibahas satu persatu.

2.2.1. ;ukum+ukum :an Berlaku 9ntuk Gas

as dapat dide)inisikan sebagai )luida atau #airan, umumnya dengan rapatan

dan kekentalan yang rendah, yang tidak dimiliki volume tertentu, melainkan mengisi

penuh wadah apa saja, didalam mana gas itu disimpan.

2.2.1.1. Gas I3eal

as ideal adalah gas hipotik dengan volume total molekul yang dapat diabaikan

terhadap volume wadah dan tidak ada gaya tarik diantara molekul-molekul ini. +leh

karena itu dibuktikan bahwa gas ideal ini memenuhi persamaan :

&> @ @ tetapan ?..??????????????????????.."-1$


23/101

Jadi bila volume dialurkan terhadap tekanan akan diperoleh suatu hiperbola. !ain

halnya dengan hukum gas ideal berikut ini.

2. ;ukum =+arles

Berbunyi pada suatu tekanan volume sejumlah tertentu gas berubah

sedemikian, sehingga selalu berbanding lurus dengan suhu mutlaknya. tau dapat

dituliskan :

>/ @ /etapan????????????????????????."-$

bila jumlah dan tekanan gas tetap, dan volume dialurkan terhadap suhu mutlak, akan

diperoleh garis lurus. aris ini akan melalui titik dari sumbu, artinya pada 5oR atau 5o0

volume gas adalah 5. 3ari hidup sehari-hari dikenal bahwa suhu mutlak ini di#apai, gasakan mengembun dan bahkan kemudian membeku. =al ini menunjukkan bahwa pada

suhu yang #ukup rendah, hukum yang sederhana ini tidak berlaku lagi gas-gas didalam

alam. 'uatu hukum yang hampir sama dengan hukum Charles ialah hukum ay

!ussa#.

$. ;ukum Ga" (ussa7

Berbunyi dalam volume yang tetap tekanan sejumlah tertentu gas selalu

berbanding lurus dengan mutlaknya.

&/ @ /etapan ????????????????????????".%$

=ukum Boyle dan =ukum Charles dapat digabung sebagai berikut volume, >, dapat

dianggap sebagai )ungsi dari tekanan, & dan suhu mutlak, /

> @ ) "&,/$ ?..??????????????????????? "-$

3e))erensiasi akan memberikan :

d> @ d//

>d&

&

>

&/

+

=ukum Boyle dapat ditulis sebagai :

> @&

C pada / tetap. Jadi :

&

>

&

>&

&

C

&

>

/

===

??..?????????????.."-2$


24/101

=ukum Charles dapat ditulis sebagai :

/C> L= pada & tetap, jadi :

/

>C

/

> L

&

==

???????..?????????????.."-8$

Bila &ersamaan "-2$ dan "-8$ disubstitusikan kedalam persamaan "-$ akan

diperoleh :

/

>d/

&

>d&d> += atau

/

d/

&

d&

>

d>=+ ?????????????????????...."-

9$

7ntegrasi persamaan de)erensial ini akan memberikan :


25/101

ln > A ln & @ ln / A /etapan

&> @ CG/ ???????????????????????.. "-4$

dengan CG ialah suatu tetapan.

%. ;ukum Avoa3ro

Berbunyi pada tekanan gas suhu yang sama, dalam suhu yang sama semua gas

ideal memiliki jumlah molekul yang sama. &ernyataan setara dengan pernyataan bahwa

gas ideal apa saja dalam jumlah mol "gram molekul$ yang sama, akan menempati

volume yang samaapabila diukur pada tekanan dan suhu yang sama. /ernyata dari

per#obaan, 1 mol gas apa saja memiliki volume sebesar , liter, pada 5o

C dan 1 atm.Bila =ukum vogadro digabungkan dengan persamaan ay !ussa#, yakni dengan

mengambil CG @ @


26/101

1. ;ukum Van 3er 0aals

3ia mengemukakan persamaan sebagai berikut :

( ) R/b>>

ap

=

+ ?????????????????????? "-%5$

Untuk 1 mol gas nyata. /etapan a dan b mempunyai harga yang berbeda-beda untuk

gas yang berlainan, dan selalu positi). besaran a merupakan korelas, karena adanya

gaya tarik antar molekul. Besaran ini harus ditambahkan pada tekanan nyata &,

tekanan gas yang diderita oleh dinding wadah akan lebih besar. /etapan b akan

men#erminkan volume molekul-molekul itu. /etapan ini harus dipergunakan dari

volume wadah, karena ruang gerak yang sebenarnya adalah lebih ke#il dari padavolume wadah itu. /abel dibaeah ini menunjukkan harga a dan b untuk beberapa harga

gas. & dalam atm, > dalam liter, / dalam o0 dan R @ 5,5452.

Tabel 2.1@Tetapan Van 3er 0aals

as a "atm, liter $ b "liter$

C=

C=8

C=

C=

C+

,2%

2,4D

,91

,%D5

%,2D

5,594

5,594

5,5291

5,521%8

5,589

Untuk n mol gas, persamaan "-%5$ menjadi :

( ) nR/nb>>

anp

=

+ ????????????????????? "-%1$

Bila tetapan a dan b tidak diketahui, besaran ini dapat diperkirakan dari data kritik.

3apat dibuktikan kemudian bahwa a@ % >#dan b @ 1% >#, dengan dan >#

masing-masing ialah tekanan dan volume kritik gas tersebut.


27/101

&ersamaan >an der Haals ini sering tidak sesuai untuk perhitungan teknik, karena

sering > harus dihitung dari & dan / yang diperoleh dari eksperimen, dan persamaan

>an der Hals adalah persamaan pangkat tiga dalam >. !agi pula persamaan ini tidak

mudah digunakan untuk #ampuran gas.

2. ;ukum Kea3aan Ber+ubunan

=ukum ini telah menampilkan )aktor daya mampat "#ompresibility )aktor, M$.

Untuk gas nyata hukum gas umum dapat dirubah menjadi :

&> @ M


28/101

&R @#&

& dan

#

R/

// =

dan /#masing-masing ialah tekanan dan suhu kritik. =arga-harga suhu dan tekanan

kritik untuk beberapa hidrokarbon ter#antum dibawah ini :

Tabel 2.11.Si-atsi-at isika 3ari /en"usunpen"usun Gas Alam.

'enyawa Rumus B( /C"o;$ "

oR$ "psia$

metana

etanapropana

n-butana

n-pentana

isopentana

n-heksana

n-heptana

n-oktana

C-dioksida

nitrogen

=-sul)ida

C=

C=8C%=4

C=15

C2=1

C2=1

C8=1

C9=18

C4=14

C+


29/101

2.2.2.1. Sen"a#a !olekul Karbon

as alam ditinjau dari senyawa molekul karbon ialah beberapa jumlah atom C

yang menyusunnya selama ikatan senyawa molekul karbon masih berbentuk gas.

'eperti dikemukakan oleh Bur#ik, N.J. "1D81$, bahwa dalam keadaan standart

senyawa hidrokarbon yang terdiri dari ikatan-ikatan atom C dari deretan para)in dapat

berada dalam keadaan gas, #air dan padat, bergantung pada jumlah atom C dalam satu

molekulnya, yaitu :

C1sampai dengan Cberupa gas

C2sampai dengan C19berupa #air.

C14sampai keatas berupa padat yang tidak berwarna.3ari sini dapat disimpulkan, bahwa komposisi gas ditinjau dari senyawa molekul

karbonya hanya terdiri dari C1-C dalam satu molekulnya. Jadi penyusun dari gas

adalah hanya terdiri dari metana, etana, propana, serta buitana.

2.2.2.2. Kan3unan Sen"a#a (ain.

as alam dapat terjadi dalam keadaan sendiri, tau terdapat bersama-sama

dengan minyak. as ini terutama terdiri dari anggota-anggota yang mudah menguap

dari golongan yang terdiri dari 1 sampai atom tiap molekul akan tetapi dapat

dimengerti, bahwa sejumlah ke#il dari hidrokarbon dengan berat molekul lebih tinggi

juga terdapat. 3isamping gas hidrokarbon, gas ini juga mengandung dalam jumlah

yang berbeda C+,


30/101


31/101

mengandung molekul-molekul hidrokarbon ringan yang pada kondisi permukaan

membentuk )asa #air.

Gambar 2.>.*iaram asa 9ntuk Gas Basa+

&ada kondisi separator gas biasanya mengandung lebih banyak hidrokarbon menengah.

as yang diproses di separator akan men#airkan juga butan dan propana. gas basah

di#irikan dengan +R di permukaan diatas 155.555 'C)'/B, dan minyak assosiated

dengan gra)ity lebih besar dari 125o &7.

$. S#eet Gas

'weet gas adalah gas alam yang tidak mengandung hidrokarbon sul)ida "= '$,

tetapi dapat mengandung nitrogen "


32/101

Jika dalam #ampuran nitrogen terkandung sampai, 15 6 mole nitrogen, maka

akan terjadi penyimpangan harga M sebesar 1 6. Jika terkandung 5 6 mole atau

lebih, maka akan terjadi penyimpangan sebesar % 6 atau lebih.

3ide)inisikan suatu )aktor kompresibilitas aditi), akibat e)ek nitrogen "


33/101


34/101

&engaruh =idrogen 'ul)ida "='$ terhadap kompresibilitas :

'uatu gas alam akan dikatakan sour gas apabila mengandung 1 gram = ' per

#ubi# )eet. 'our gas bersi)at korosi), bahkan bisa menjadi ra#un jika konsentrasinya

#ukup besar. =' di dalam konsentrasi yang ke#il dapat diabaikan, sehingga untuk

Gambar 2. 12.

aktor Kompresibilitas 9ntuk ;2Sperhitungan )aktor kompresibilitas dapat dilakukan tanpa koreksi seperti yang

dilakukan terhadap nitrogen "


35/101

#ondensition dalam reservoir tersebut. 'edangkan pada titik "dew pointtitik embun

#airan mulai terbentuk, dengan turunnya tekanan dari titik ketitik % jumlah #airan

dalam reservoir bertambah. &ada titik % ini merupakan titik dimana jumlah maksimum

#airan yang dapat terjadi.

Gambar 2.1$.*iaram asa 9ntuk Reservoir Gas Kon3ensat

&enurunan tekanan selanjutnya menyebabkan #airan kembali menjadi gas. +R yang

diperoleh dari reservoir gas kondensat umumnya sekitar 95.555 'C;'/B, dengan

gra)ity dengan gra)ity sebesar 855&7.

2.2.$. Si-at isik *an T+ermo3inamika Gas

'i)at-si)at tersebut antara lain berupa kompresibilitas gas, density dan spesi)ik

gra)ity gas, kelarutan gas, vis#ositas gas serta enthalpi gas.

2.2.$.1. Kompresibilitas Gas

&ada pembahasan ini kompresibilitas atau daya mampat yang akan dibahas

antara lain meliputi :

1. ;aktor kompresibilitas gas

. 0ompresibilitas gas


36/101

1. aktor Kompresibilitas Gas

;aktor kompresibilitas gas "M$ adalah perbandingan antara volume sebenarnya

yang ditempati oleh gas pada tekanan dan temperatur tertentu dengan adanya volume

yang akan menempati, jika gas berkelaluan seperti gas ideal pada tekanan dan

temperatur yang sama. tau dapat dituliskan dengan persamaan :

M @ideal

sebenarnya

>

>???????????????????????...."-

%9$

;aktor kompresibilitas tidak konstan, tetapi bervariasi dengan perubahan komposisi

gas, temperatur dan tekanan.;aktor kompresibilitas gas dapat diperkirakan berdasarkan hubungan yang

berbunyi pada temperatur dan tekanan tereduksi yang sama semua gas hidrokarbon

mempunyai harga )aktor kompresibilitas yang sama. /emperatur dan tekanan tereduksi

dide)inisikan sebagai berikut :

/emperatur tereduksi "/R$ @ //# ????????????????."-%4$

/ekanan tereduksi "&R$ @ &??????????????..??"-%D$

3imana /#dan masing-masing adalah temperatur dan tekanan kritik dapat dihitung

dengan menggunakan gra)ik pada gambar dibawah ini.


37/101

Gambar 2.1%. Tipe /lot 3ari aktor Kompresibilitas Sebaai unsi Tekanan*an Temperatur Konstan.

Untuk gas hidrokarbon multikomponen dipakai konsep F&seudo Criti#al

/emperaturGp/R$ dan F&seudo redu#ed &ressure"p&R$ dengan persamaan sebagai

berikut :

p/# @ Oi /#i??????????????????????..?."-5$

p @ Oi i????????????????????????"-1$

maka :p/R @ / p/# ???????????????????????..?"-$

p&R @ &p ????????????????????????.?"-%$

3engan gra)ik hubungan antara p/R, p&R dan *, maka dapat di#ari harga )aktor

kompresibilitas "*$

Gambar 2.1&.

Si-atsi-at /seu3o7riti7al Gas Alam Sebaai unsi Gra-it" Gas

2. Kompresibilitas Gas


38/101

0ompresibilitas gas dide)inisiskan sebagai perubahan )raksi volume per unit

perubahan tekanan atau dapat dituliskan sebagai berikut :

==

d&

d>

>

1

d&

>d>Cg ????????????????????."-$

dimana :

Cg @ kompresibilitas gas

> @ volume gas

& @ tekanan

3alam unit praktis kompresibilitas adalah perubahan )raksi volume per psi atau karena

)raksi tanpa satuan, maka satuan kompresibilitas adalah psi

-1

.0adang-kadang kompresibilitas gas persamaanya ditulis sebagai berikut :

C/

gd&

d>

>

1

= ??????????????????????"-

2$

3imana tanda / menunjukkan temperatur dijaga konstan.

0ompresibilitas gas ideal :

&ersamaan yang paling sederhana untuk gas ideal adalah :

&> @ nR/ atau > @&

nR/ ????????????????.."-

8$

dimana :

> @ volume total gas

& @ /ekanan

n @ mole gas

R @ konstanta gas

/ @ temperatur

maka:


39/101

Gambar 2.1'.Kompresibilitas Gas Alam Sebaai unsi *ari Tekanan

3an Temperatur Re3u7e3.

=

g p

nR/

>

1C

@p

1

p

nR/

nR/

&

=

????????????..???????"-9$

0ompresibilitas as @ nR/&

M?????????????????????.."-4$


40/101

0emudian persamaan diturunkan terhadap tekanan pada temperatur konstan menjadi :

= M

d&

dM&

p

nR/

nR/M

&C

g

@d&

dM

M

1

&

1 ??????????????????.??????."-D$

&ada tekanan rendah, )aktor kompresibilitas M menurun karena kenaikkan tekanan dan

dengan demikian turunan M terhadap & adalah negati) dan Cg lebih besar dari pada

keadaan gas ideal. Halaupun demikian, pada tekanan tinggi M bertambah dengan

bertambahnya tekanan dan turunan M terhadap & adalah positi) dan harga Cglebih ke#il

dari keadaan gas ideal.

2.2.$.2. *ensitas Gas

3ensitas gas adalah berat gas tiap satu satuan volume gas tersebut atau :

&.> @ n. *. R./

n @ w(

atau :

/.R.M

&.(

>

w= dimana w( adalah densitas gas " g $

Berat jenis gas merupakan perbandingan antara densitas gas dengan densitas gas

standart, yaitu udara

'gas @udara

gas

???????????????.????????? "-25$

&ada kondisi standarty, densitas gas akan berbanding lurus dengan berat molekulnya

"($, sehingga berat jenisnya :

'gas @D8,4

(

(

( gas

udara

gas = ????????????????????.. "-21$


41/101

&ada situasi di lapangan, )luida yang keluar dari reservoir gas biasanya akan terurai

menjadi #airan "kondensat$ dan gas setelah dipisahkan di separator untuk perhitungan

biasanya dipakai berat jenis "'$ )luida yang keluar dari reservoir ")$ dan ini bisa

di#ari dengan persamaan :

oog

ogg

)(-.1%455R

-24-.R-

+

+= ???????????..????????"-2$

dimana :

Rg @ perbandingan gas terhadap kondensat, 'C;'/B

g @ gra)ity gas yang keluar dari separator

o @ gra)ity dari kondensat "#airan$

@&72,1%1

2,11o+

(o @ berat molekul dari kondensat

@D,2&7

854o

2.2.$.$. Kelarutan Gas

0elarutan gas dapat dibedakan menjadi dua yaitu : kelarutan gas dalam air dan

kelarutan gas dalam minyak.1. Kelarutan Gas *alam Air

0elarutan gas dalam air, selain dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur juga

oleh kadar garam "salinitas dan dinyatakan dalam #ubi# )eet gas pada kondisi 1,9

psia, dan 85 o; per barrel pada temperatur 85o;.

3idalam perhitungan, biasanya selalu diadakan koreksi dengan menggunakan

persamaan berikut :

$555.15

QO1"RR

swsw

= ?????????????????????? "-

2%$


42/101

Gambar 2.1).Kelarutan Gas *alam Air

dimana :

Rswp @ kelarutan gas dalam air reservoir, #u)tbbl

Rsw @ kelarutan gas dalam air murni

Q @ ;aktor koreksi "ambar dan tabel$

O @ kegaraman air, ppm

Tabel 2.12.aktor Koreksi Kearaman

/emperature

o;

;aktor 0oreksi,

Q

155

125

5.59

5.525


43/101

55

25

5.5

5.5%%

2.Kelarutan Gas *alam !in"ak

0elarutan gas dalam minyak dide)inisikan sebagai banyaknya #ubi# )eet gas

pada tekanan 1,9 psia dan temperatur 85o; yang berada dalam minyak mentah

Gambar 2.1,.Kurva Kelarutan Gas Sebaai unsi Tekanan Reservoir

"#rude oil$ sebanyak satu barrel tanki pengumpul "'/B$ ketika keduanya masih berada

pada kondisi tekanan dan tempeartur reservoir.

3inyatakan dalam satuan #u)t'/B. 0elarutan gas dalam minyak adalah )ungsi dari

tekanan, temperatur, komposisi minyak dan gas.

- &engaruh /ekanan :

(isalkan gas dan minyak pada temperatur konstan, maka jumlah kelarutan gas

bertambah dengan bertambahnya tekanan, ini terjadi sampai titik gelembung dan

diatas tekanan titik gelembung kelarutan gas akan menjadi konstan, karena semua

gas telah terlarut dalam minyak.

- &engaruh /emperatur :


44/101

&ada tekanan konstan kelarutan gas dalam minyak berkurang dengan bertambahnya

temperatur.

- &engaruh 0omposisi as :

0elarutan gas dalam minyak mentah berkurang dengan naikknya konsentrasi

penyusun dengan berat molekul yang rendah dalam gas tersebut. 0arena berat jenis

gas ditentukan oleh berat molekul dari tiap penyususn gas. 3an telah diselidiki bahwa

pada temperatur dan tekanan tertentu kelarutan suatu gas dalam minyak mentah

adalah berkurang dengan berkurangnya berat jenis gas.

- &engaruh 0omposisi (inyak :

3ata hasil per#obaan kelarutan gas dalam minyak mentah menunjukkan bahwakelarutan gas naik dengan menurunnya berat jenis minyak mentah. Berat jenis minyak

mentah yang rendah menunjukkan besarnya konsentrasi penyusun minyak dengan

berat molekul yang rendah oleh karena itu akan terdapat lebih banyak kemiripan

antara gas dan minyak dalam si)at kimianya. Berat jenis minyak berkurang dengan

bertambahnya o&7 minyak. 3engan demikian pengaruh komposisi minyak terhadap

kelarutan gas dapat dinyatakan, bahwa pada tekanan dan temperatur tertentu

kelarutan gas dalam minyak mentah naik dengan bertambahnya o&7 minyak.

'uatu minyak mentah dikatakan jenuh "saturated$ dengan gas pada suatu

tekanan dan temperatur tertentu, jika pada suatu penurunan tekanan sedikit saja

beberapa dari gas dibebaskan dari larutan, dan sebaliknya kalau tidaka da gas yang

dibebaskan dari larutan, minyak mentah dikatakan tidak jenuh "under saturated$

dengan gas pada temperatur tertentu tersebut. &ada kondisi under saturated tidak ada

gas bebas yang kontak dengan minyak mentah atau tidaka da gas #ap.


45/101

Gambar 2.1>.Kelarutan Gas *alam !in"ak *ari Reservoir !in"ak

(apanan Bi San3" /a3a Temperatur 1'@o

&ada gambar diatas pada tekanan reservoir mula-mula %.255 psi, gas yang terlarut

sebanyak 289 'C;'/B. ra)ik menunjukkan tidak ada gas yang dikembangkan dari

larutan, ketika tekanan turun dari tekanan mula-mula sampai .255 psi. 3emikian pada

daerah ini minyak adalah tidak jenuh, dan tidak ada )asa gas bebas "gas #ap$ pada

reservoir. /ekanan .255 psia disebut tekanan titik gelembung ini gas bebas pertama

mun#ul, dan daerah pada tekanan kurang dari .255 psia disebut daerah jenuh, dimana

pada daerah ini terbentuk gas #ap.

2.2.$.%. aktor Volume ormasi Gas

dalah perbandingan antara volume gas pada kondisi reservoir dengan kondisi

permukaan :

s#s#

g/dan&padagas.vol

/dan&padagas.vol= ??????????????????? "-

2$

s#s#s# &/.R.n.M

&/.R.n.* @

&/.*

&./.*

s#s#

s#

0eadaan dipermukaan &s# @ 1,9 psia, temperatur @ 25oR serta Ms# @ 1 maka

didapat.


46/101

#u)t&

/.*54%,5

g= ????????????????????"-

22$

Untuk mendapatkan volume dalam barrel, maka :

s#)barrel&

/.*5525,5

&

/.*

812,2

54%,5g == ???????????"-

28$

2.2.$.&. Vis7ositas Gas

>is#ositas gas murni "satu komponen$ tergantung pada tekanan dan

temperatur, tetapi untuk gas #ampuran "gas alam$ vis#ositas akan tergantung pula

pada komposisi. ambar ".5$ memperlihatkan hubungan kurva antara vis#ositas

versus gra)ity gas, pada tekanan dan temperatur tertentu, yaitu pada tiap temperatur

85o;, 155o;, 55o;, %55o;, dan 55o;.

Carr-0obayashi dan Burrow telah menyusun gra)ik korelasi perhitungan

vis#ositas pada temperatur dan tekanan reservoir, dengan memperlihatkan )aktor

impurities. =al ini terlihat pada gambar ".5 $, ".1$, ".$ yang didasarkan atas

hubungan :$/,(")ga = ???????????????????????"-

29$

$/,&") rrga

g =

??????????????????????."-

24$

dimana :

ga @ vis#ositas pada tekanan 1 atm

g @ vis#ositas pada tekanan tinggi


47/101


48/101

Gambar 2.2@. Kurva ;ubunan Gas Vs Gra-it" Gas


49/101

Gambar 2.21.Vis7ositas Gas Alam pa3a 1 atm

Gambar 2.22./enaru+ / 3an T pa3a Vis7ositas Gas

2.2.$.'. Ent+alpi Gas

Nnthalpi gas adalah kandungan panas gas, dimana merupakan )ungsi dari

kapasitas panas gas tersebut. Nnthalpi gas naik dengan naiknya temperatur. &erubahan

enthalpi karena perubahan temperatur dan tekanan dinyatakan dengan persamaan :

d&$/>"/>d/Cd=pp += ?????????????????.???.?"-

2D$

dimana :

Cp @ spesi)ik heat pada tekanan konstan, yakni @ "=/$p, B/U "lbmol$ "oR$

& @ tekanan absolut, psia


50/101

/ @ temperatur absolut, oR

> @ volume sistem, #u)t

'uku pertama pada ruas kanan dari persamaan "-2D$ menyatakan pengaruh

temperatur terhadap enthalpi gas dalam keadaan ideal, dan suku kedua menyatakan

pengaruh tekanan terhadap enthalpi gas real, suku kedua persamaan ".2D$ yang

merupakan perubahan enthalpi terhadap tekanan, bisa dinyatakan hubungannya dengan

)aktor kompresibilitas gas, M, menurut persamaan :

&

/ /

M

&

R/

&

=

=

??????????????????.???."-85$

dimana :R @ konstanta gas. Untuk harga = dalam B/Ulb mol, R @ 1,D48 B/Ulb mol

oR.

M @ )aktor kompresibilitas gas.

1. Ent+alpi Komponen !urni

Nnthalpi komponen murni dihitung dengan persamaan :

= @ =o - "=oP =$????????????????????..??.."-81$

dimana :

= @ enthalpi pada kondisi yang diinginkan, B/Ulb mol

=o @ enthalpi keadaan gas ideal, B/Ulb

=arga enthapi keadaan gas ideal, =ountuk beberapa senyawa diberikan pada gambar

"1$ dan "$ dalam lampiran . 'edangkan enthalpi keadaan gas dari senyawa lain

")raksi petroleum$, bisa diperkirakan dari gambar "%$ pada lampiran ..

&engaruh tekanan terhadap enthalpi, suku kedua pada persamaan ".81$

dihitung dengan persamaan :

( ) ( )[ ] ( )[ ]{ $"L#

o$o"

#

o

#

oR/==R/==R/== += ?????????.."-8$

dimana:


51/101

( )[ ] $o"#o R/== @ &engaruh tekanan terhadap enthalpi Fsmple )luidG, yang bisa

didapat dari gambar lampiran.

( )[ ]{ $"L#o R/== @ 0oreksi penyimpangan dari enthalpi Fsimple )luidG karenapengaruh tekanan yang didapat dari gambar lampiran.

w @ a#entri# )aktor dari komponen

. Nnthalpi Campuran

Nnthalpi #ampuran gas hidrokarbon yang telah diketahui komposisinya,

dihitung berdasarkan data-data konstanta-konstanta komponen murninya. Nnthalpi

#ampuran gas dalam keadaan ideal dihitung dengan )raksi mol rata-rata dari enthalpi

keadaan gas ideal komponen murninya.

=i

oii

o

m =:= ?????????????????????????"-8%$

dimana iadalah )raksi mol komponen i.

#entri )aktor #ampuran juga dihituing sebagai )raksi mol rata-rata dari a#entri#

)aktor komponen murninya.

= i iim w:w ?????????????????????????."-8$

=arga-harga pseudo#riti#al digunakan untuk menghitung pseudoredu#ed pressure dan

pseudoredu#ed temperatur, untuk memperoleh ( )[ ] $o"#

oR/== dan

( )[ ]{ $"L#o R/== .0emudian a#entri# )aktor #ampuran dan pseudo#riti#altemperatur digunakan untuk menghitung pengaruh terhadap enthalpi #ampuran, "=oP

=$m.

( ) ( )[ ] ( )[ ] $"L#o

m

$o"

#

o

#mm

oR/==wR/==R/== += ???????."-82$

Nnthalpi #ampuran pada tekanan dan temperatur yang diinginkandiperoleh

dengan substansi =omdan "=oP =$m. untuk =

odan "=o-=$ dalam persamaan ".81$


52/101

&erhitungan enthalpi #ampuran dua )asa harus didahului dengan melakukan )lash

#al#ulation untuk memperoleh jumlah mol dan komposisi masing-masing )asa.

0emudian enthalpi masing-masing )asa dihitung dengan prosedur yang sama seperti

diatas.

2.2.%. Komposisi Kimia Air ormasi

0omposisi kia air )ormasi untuk setiap lapangan berbeda satu dengan yang

lainnya. 3ibandingkan dengan air laut, maka air )ormasi mempunyai rata-rata kadar

garam yang lebih tinggi. +leh karena itu, komposisi kia air )ormasi berbeda-beda,

maka analisa kimia air )ormasi perlu dilakukan untuk menentukan jenis dan jumlahkandungannya. 0omposisi kimia air )ormasi pada umumnya mengandung berbagai

garam-garam mineral yang berupa kation-kation dan analisa anion-anion yang #ukup

terperin#i dijelaskan pada sub bab berikutnya. 0ation yang sangat umum terdapat

adalah


53/101

. (agenesium

7on ini konsentrasinya lebih ke#il dari #alsium. seperti ion-ion #alsium, ion

magnesium bereaksi dengan ion #arbonate membentuk s#ale atau plugging. Untuk

(gC+%pembentukan s#ale yang terjadi tidak seganas CaC+%dan juga (g'+berupa

larutan, sedang Ca'+tidak.

%. 'odium

'odium merupakan unsur penyususn air )ormasi pada reservoir, se#ara normal

tidak menimbulkan persoalan tetapi akan menyebabkan endapan


54/101


55/101

2.2.%.&. /enaru+ Sul-i3a Ter+a3ap Komposisi Kimia Air ormasi

danya =' didalam air akan meningkatkan adanya tingkat korosi. =' dapat

se#ara alamiah terdapat didalam air, atau mungkin dihasilkan oleh bakteri yang

mereduksi sul)ate, Jika air yang mula-mula bebas =' kemudian menunjukkan adanya

tanda-tanda =' , hal ini menyatakan adanya bakteri tersebut disuatu tempat didalam

sistem sedang mengkarati pipa atau dinding tangki, sehingga menghasilkan sul)ida besi

yang merupakan penyumbat )ormasi.

2.2.&. Si-atsi-at isik Air ormasiir hampir selalu didapat dimana endapan hidrokarbon tersebut berada. 'i)at-

si)at air yang berhubungan dengan persoalan teknik perminyakan sangat penting untuk

diketahui. Berikut ini akan dibi#arakan mengenai si)at )isik air )ormasi, yang meliputi

viskositas, )aktor volume )ormasi, densitas, kelarutan gas dalam air )ormasi dan

kompresibilitas air )ormasi.

2.2.&.1. Kompresibilitas Air ormasi

ir )ormasi yang terdapat didalam reservoir yang undersaturated "tidak jenuh$

tidak membebaskan gas akibat turunnya tekanan. /etapi sebaliknya untuk reservoir

saturated, gas dibebaskan dari larutan didalam air )ormasi akibat turunnya tekanan

sehingga akan menaikkan saturasi gas.

3idalam pembahasan kompresibilitas air ini juga akan dibagi menjadi dua bagian

yaitu :

1. 0ompresibilitas air didalam reservoir undersaturated

. 0ompresibilitas air didalam reservoir saturated

1. Kompresibilitas Air *i3alam Reservoir 9n3ersaturate3

ra)ik korelasi dari 3odson dan 'tanding seperti pada gambar dibawah ini,

dapat digunakan untuk menentukan kompresibilitas air didalam reservoir yang

undersaturated.


56/101

Gambar 2.2$.Kompresibilitas Air "an Bebas Gas

Gambar 2.2%./enaru+ (arutan Gas /a3a Kompresibilitas Air

3isini juga diperlukan data-data seperti temperatur, dan tekanan reservoir dan salinitas

air )ormasi. 'e#ara matematis kompresibilitas air dide)inisikan :

= Cwp

CwCwpCw

??????????????????????? "-88$

3imana :

Cwp @ kompresibilitas air murni

. 0ompresibilitas ir 3idalam Reservoir 'aturated


57/101

0ompresibilitas air dihitung dari persamaan sebagai berikut :

d&

dR

Bw

Bg

d&

dBw

Bw

1

Cw sw

+= ??????????????????? "-89$

dimana :

=

d&

dBw

Bw

1ditentukan dengan menggunakan gambar .%. "untuk air bebas$

dan gambar .. "untuk koreksi pengaruh gas dalam larutan.

d&

dRsw @ditentukan dengan menggunakan gambar .2, yaitu gra)ik

korelasi dari Ramey untuk )resh water dan gambar .8 digunakan

untuk korelasi akibat pengaruh salinitas padad&

dRsw

&erhitungan kompresibilitas air ini memerlukan data-data seperti salinitas air )ormasi,

temperatur, tekanan dan )aktor volume )ormasi gas yang terlarut dalam air.

2.2.&.2. Ekspansi T+ermal Air ormasi

Nkspansi thermal air murni dapat dinyatakan dalam beberapa #ara, tetapi #ara

yang paling tepat seperti ditunjukkan dalam gambar .9 dan gambar .4., dimana

)aktor volume )ormasi di-plot-kan vs temperatur.

Gambar 2.2&.Koreksi *ari Kelarutan Gas Alam 9ntuk /a3atanpa3atan Terlarut.


58/101

Gambar 2.2'./eruba+an Gas Alam *alam =ampuran Air *enan Tekanan vs Tekanan.

Nkspansi thermal air murni adalah merupakan kemiringan dari kurva tersebut pada

beberapa kondisi tertentu dan dnyatakan dalam barrel per barrel per o;.

/abel .1. menyatakan hubungan antara komposis ion air )ormasi dengan air laut

serta komposis air )ormasi pada sumur %, 'over ;arm, (#0ean County &a.

Nkspansi /hermal air murni pada tekanan konstan dapat dinyatakan sebagai berikut :

&/

>

>

1

= ????????????????????????."-84$

Tabel 2.1%.Komposisi Air ormasi

0omposisi 7on ir ;ormasi 'umur %,sover ;arm, (# 0eanCounty &a, "ppm$

ir !aut "ppm$

aAA

(gAA


59/101

'+-

Cl-

Br

-

7-

9%599.%5

%515/otal @ 18.55

.9551D.15

--%.25

dimana :

@ joe)isien ekspansi thermal air murni , 1o;

> @ volume air, bbl

> @ perubahan >olume air, bbl

/ @ perubahan temperatur air, o;

2.2.&.$ . Ta+anan (istrik Air ormasi

/ahanan listrik ini merupakan si)at )isik air yang penting dan diperlukan dalam

log listrik sumur-sumur untuk identi)ikasi serta korelasi )ormasi untuk menentukan

letakposisi H+C.

Resistivity "spesi)i# resistan#e$ air adalah suatu pengukuran se#ara konduksi

elektrolitik dan berbanding lurus dengan luas penampang dan berbanding terbalik

dengan panjangnya, sehingga dituliskan :

!

rR= ???????????????????????????.."-8D$

dimana :


60/101


61/101

Gambar 2.2,.Resistivit" 3ari (arutan So3ium =+lori3e *alam Air

untuk Konsentrasi *enan T konstan.

2.$. Kon3isi Reservoir

Oang dimaksud dengan kondisi reservoir hidrokarbon adalah tekanan dan

temperatur reservoir hidrokarbon yang dalam hal ini adalah tekanan dan temperatur

reservoir sebelum diproduksikan. /ekanan dan temperatur reservoir hidrokarbon

berperan penting dalam kegiatan eksplorasi maupun eksploitasi kegiatan hidrokarbon,

tekanan dan temperatur suatu reservoir sangat mempengaruhi peren#anaan pemboran ,

pelaksanaan pemboran, perhitungan #adangan, maupun #ara memproduksihidrokarbon direservoir yang bersangkutan ke permukaan.

2.$.1. Tekanan Reservoir

Oang dimaksud tekanan reservoir hidrokarbon adalah tekanan didalam pori-


62/101

pori batuan yang berisi hidrokarbon dalam keadaan statik. /ekanan reservoir sangat

mempengaruhi si)at-si)at )isik )luida reservoir dan kemapuan reservoir untuk

mengangkat )luida reservoir untuk mengangkat )luida reservoir kepermukaan sehingga

sangat mempengaruhi volume #adangan hidrokarbon dan #ara produksinya. /ekanan

hidrokarbon sebenarnya merupakan hasil dari gaya-gaya yang bekerja pada pori-pori

batuan, meliputi tekanan hidrostatik, tekanan over-burden dan tekanan kapiler.

&ada tekanan statik, ada tiga )aktor yang mempengaruhi tekanan suatu

reservoir hidrokarbon, yaitu tekanan hidrostatik, tekanan kapiler dan tekanan over-

burden.

1. /ekanan =idrostatik/ekanan hidtrostatik pada suatu titik dalam pori batuan adalah tekanan yang

ditimbulkan oleh berat kolom air "air )ormasi$ vertikal dari permukaan sampai titik

yang bersangkutan dalam keadaan statik. 'e#ara umum tekanan hidrostatik dapat

dinyatakan dalam bentuk :

3::Cph w= ????????????????????.."-95$

dimana :

ph @ tekanan hidrostatik

w @ densitas rata-rata air )ormasi

3 @ kedalaman vertikal

C @ )aktor konversi yang besarnya adalah 5,521D bila & dalam psi, w dalam

ppg, 3 dalam )t.

5,155 bila & dalam ks#, w dalam g##, 3 dalam meter.

3ensitas rata-rata air )ormasi dapat berbeda antara suatu daerah dengan daerah

lainnya, sehingga tekanan hidrostatik juga dapat berbeda antara suatu daerah dengan

daerah yang lain. /ekanan )luida suatu titik pori batuan "tekanan pori$ pada suatu

daerah dikatakan FnormalG apabila harganya sama dengan tekanan hidrostatik yang

seharusnya terjadi pada titik tersebut.

/ekanan pori yang lebih besar dari tekanan hidrostatik disebut tekanan

FabnormalG sedangkan bila lebih ke#il dari tekanan FhidrostatikG disebut tekanan


63/101

FsubnormalG.

Untuk mempermudah penggambaran tekanan distribusi tekananan se#ara

vertikal, biasanya digunakan istilah Fgradien tekanan F yaitu pertambahan tekanan

untuk setiap satuan kedalaman. 'eperti halnya dengan tekanan hidrostatik, maka

gradien tekanan normal suatu daerah berbeda dengan daerah lainnya.

. /ekanan 0apiler

0arena reservoir hidrokarbon umumnya mengandung lebih dari satu )asa )luida

yang tidak ber#ampur se#ara homogen. (aka )enomena tekanan kapiler sangat

berpengaruh terhadap distribusi tekanan reservoir se#ara vertikal. ;enomena tekanankapiler menyebabkan variasi saturasi )luida se#ara vertikal pada pori-pori batuan diatas

*ona air., yang berati menyebabkan terjadinya variasi densitas rata-rata, )luida se#ara

vertikal dalam pori-pori batuan diatas *ona air. 'elisih tekanan antara dua titik

ketinggian "kedalaman$ yang berbeda dalam batuan diatas *ona air adalah sama dengan

selisih harga tekanan kapiler antara dua titik yang bersangkutan, yang mana akan lebih

ke#il dari padabesarnya selisih tekanan yang terjadi pada *ona air dengan jarak vertikal

yang sama.

Untuk reservoir gas alam, perbedaan tekanan kapiler antara titik tertinggi reservoir

dengan bidang Fgasd-water #onta#kG adalah sebesar :

( )gw1

h = ????????????..??????????"-91$

@ perbedaan tekanan, psi

h @ ketinggian pun#ak reservoir dari bidang gas-water #onta#k

w @ densitas air )ormasi, lb#u)t

w @ densitas gas, lb#u)t

%. /ekanan +ver Burden

/ekanan +verburden yang bekerja pada suatu lapisan atau tubuh batuan dapat

dihitung dengan persamaan sebagai berikut :


64/101

( )d**%%,5&oM

5

= ?????????..???????????."-

9$

dimana :

&o @ tekanan over burden, psi

* @ interval kedalaman, )t

"*$ @ densitas batuan pada interval kedalaman ke-*, g##

3ensitas suatu batuan merupakan )ungsi dari densitas matriks, densitas )luida yang

mengisi pori-pori batuan dan porositas batuan yang dapat dinyatakan dengan rumus

persamaan :

( ) mb)lb .1. += ?????????.??????????."-

9%$

dimana :

b @ 3ensitas batuan, g##

@ &orositas batuan

)l @ 3ensitas )luida yang mengisi pori batuan, g##

mb @ densitas matrik batuan, g##

/ekanan over burden batuan dapat menyebakan terjadinya tekanan abnormal

pada reservoir hidrokarbon yang berupa tubuh batu pasir berbentuk lensa yang berada

diantara lapisan-lapisan serpih yang tebal. &ada saat lapisan serpih terkompaksi akibat

penimbunan oleh endapan diatasnya, sehingga over burden yang timbul semakin besar.

2.2.2. Temperatur Reservoir

Berdasarkan anggapan bahwa bumi berisi magma yang sangat panas, maka

dengan bertambahnya kedalaman temperatur juga akan naik. Besar ke#ilnya kenaikantempertur akan tergantung pada gradien temperaturnya. radien temperatur ini

disebut juga dengan gradien geotermal, yaitu bilangan yang menunjukkan besarnya

kenaikan temperatur tiap turun ke dalam bumi se#ara tegak lurus sedalam satu )t.

radien geotermal ini biasanya berkisar 1.8 o; tiap 155 )t. 'e#ara matematis


65/101

temperatur )ormasi dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :

/3 @ /p A " t 3 $ ........................................................................ "-9$

dimana :

/3 @ temperatur pada kedalaman 3,o;

/p @ temperatur permukaan rata-rata,o;

t @ gradien temperatur,o;155 )t

3 @ kedalaman, )t.

2.%. DenisCenis Reservoir

2.%.1. Ber3asarkan /erankap Reservoir

Jenis reservoir berdasarkan perangkap reservoir dapat dibagi menjadi tiga,

yaitu perangkap struktur, perangkap stratigra)i, dan perangkap kombinasi struktur dan

stratigra)i.

2.%.1.1. /erankap Struktur

&erangkap struktur merupakan perangkap yang paling orisinil dan sampai saat

ini merupakan perangkap yang paling penting. Berbagai unsur perangkap yang

membentuk lapisan penyekat dan lapisan reservoir "sehingga dapat menangkap

minyak$ disebabkan gejala tektonik atau struktur, misalnya pelipatan dan pematahan.

'ebetulnya kedua unsur ini merupakan unsur utama dalam pembentukan perangkap.


66/101

Gambar 2.2>./rinsip /enCebakan !in"ak 3alam

/erankap Struktur

&erangkap yang disebabkan perlipatan merupakan perangkap utama. Unsur

yang mempengaruhi perangkap ini adalah lapisan penyekat dan penutup yang berada

diatasnya dan dibentuk sedemikian sehingga minyak tidak dapat lagi kemana-mana,

seperti yang ditunjukkan pada ambar .D.

Untuk mengevaluasi suatu perangkap lipatan terutama mengenai ada tidaknya

tutupan "batas maksimal wadah dapat diisi oleh )luida $ tidak mempermasalahkan

apakah lipatan itu ketat atau landai. 'uatu lipatan dapat saja terbentuk tanpa terjadinya

suatu tutupan sehingga tidak dapat disebut suatu perangkap. 3isamping itu ada

tidaknya tutupan tergantung pada )aktor struktur dan posisinya ke dalam. Contohnya,

pada permukaan didapatkan struktur tutupan, tetapi makin ke dalam

makin menghilang. Jadi untuk mengevaluasi perangkap pelipatan selain dari adanya

tutupan juga harus dievaluasi apakah tutupan tersebut terdapat pada lapisan reservoir.

&erangkap patahan sering juga terdapat dalam berbagai reservoir minyak dangas. ejala patahan "sesar$ dapat bertindak sebagai unsur penyekat dalam penyaluran

minyak. 'ering dipermasalahkan apakah patahan itu merupakan penyekat atau

penyalur. 'mith "1D88$ mengemukakan bahwa persoalan patahan sebagai penyekat

sebetulnya tergantung dari tekanan kapiler. 'e#ara teoritis memperlihatkan bahwa

patahan dalam batuan yang basah air tergantung pada tekanan kapiler dari medium

dalam jalur patahan tersebut. Besar-ke#ilnya tekanan yang disebabkan oleh

pelampungan minyak atau kolom minyak terhadap besarnya tekanan kapiler,

menentukan sekali apakah patahan itu bertindak sebagai penyalur atau penyekat. Jika

tekanan tersebut lebih besar daripada tekanan kapiler maka minyak masih dapat

tersalurkan melalui patahan, tetapi jika lebih ke#il maka patahan tersebut bertindak

sebagai suatu penyekat. &atahan yang berdiri sendiri tidaklah dapat membentuk suatu


67/101

perangkap. Beberapa unsur yang harus dipenuhi untuk terjadinya suatu perangkap

yang hanya disebabkan karena patahan, yaitu :

1. danya kemiringan wilayah

. =arus paling sedikit dua patahan yang berpotongan

%. danya suatu pelengkungan lapisan atau suatu pelipatan

. &elengkungan dari patahan itu sendiri dan kemiringan wilayah

3alam prakteknya jarang sekali terdapat perangkap patahan murni. &atahan

biasanya hanya merupakan suatu pelengkung daripada suatu perangkap struktur.

2.%.1.2. /erankap Stratira-i

&rinsip perangkap stratigra)i ialah minyak dan gas terjebak dalam perjalanannya

ke atas, terhalang dari segala arah terutama dari bagian atas dan pinggir, karena batuan

reservoir menghilang atau berubah )asies menjadi batuan lain atau batuan yang

karakteristik reservoir menghilang sehingga merupakan penghalang permeabilitasnya.

Beberapa unsur utama perangkap stratigra)i "ambar .%5$ ialah :

Gambar 2.$@.


68/101

Beberapa 9nsur 9tama 3alam /erankap

Stratira-i? /en+alan/ermeabilitas

3an Ke3u3ukan Struktur1. danya perubahan si)at lithologi dengan beberapa si)at reservoir, ke satu atau

beberapa arah sehingga merupakan penghalang permeabilitas.

. danya lapisan penutuppenyekat yang menghimpit lapisan reservoir tersebut ke

arah atas atau ke pinggir.

%. 0eadaan struktur lapisan reservoir yang sedemikian rupa sehingga dapat menjebak

minyak yang naik. 0edudukan struktur ini sebetulnya melokalisasi posisi tertinggi

dari daerah potensial rendah dalam lapisan reservoir yang telah tertutup dari arah

atas dan pinggir oleh beberapa unsur tersebut di atas. 0edudukan struktur ini dapat

disebabkan oleh kedudukan pengendapan atau juga karena kemiringan wilayah.

&erubahan si)at litologi si)at reservoir ke suatu arah daripada lapisan reservoir

dapat disebabkan :

a. &embajian, dimana lapisan reservoir yang dihimpit di antara lapisan penyekat

menipis dan menghilang, dapat dilihat pada ambar .%1.

b. &enyerpihan "shale-out$, dimana ketebalan tetap, akan tetapi si)at litologi berubah

"ambar .%.$.

#. &ersentuhan dengan bidang erosi.

&ada hakekatnya, perangkap stratigra)i didapatkan karena letak posisi struktur

tubuh batuan sedemikian sehingga batas lateral tubuh tersebut merupakan penghalang

permeabilitas ke arah atas atau ke pinggir. Jika tubuh batuan reservoir ke#il dan

sangat terbatas, maka posisi struktur tidak begitu penting, karena seluruhnya atau

sebagian besar dari tubuh tersebut merupakan perangkap. &osisi struktur hanya

menyesuaikan letak hidrokarbon pada bagian tubuh reservoir "ambar .%%.$. Jika

tubuh reservoir memanjang atau meluas, maka posisi struktur sangat penting.

&erangkap tidak akan terjadi jika tubuh reservoir berada dalam keadaan horisontal.

Jika bagian tengah tubuh terlipat, maka perangkap yang terjadi adalah perangkap

struktur "antiklin$. Untuk terjadinya perangkap stratigra)i, maka posisi struktur lapisan


69/101

reservoir harus sedemikian sehingga salah satu batas lateral tubuh reservoir "yang

dapat berupa unsur di atas tadi$, merupakan penghalang permeabilitas ke atas.

!evorsen "1D2$, membagi perangkap stratigra)i sebagai berikut :

1. /ubuh batuan reservoir terbatas "lensa$

a. Batuan reservoir klastik detritus dan volkanik.

b. Batuan reservoir karbonat terumbu, bioherm

. &embajian, perubahan )asies ataupun porositas dari lapisan reservoir ke suatu arah

regional ataupun lokal dari :

a. Batuan reservoir klastik detritus

b. Batuan reservoir karbonat.%. &erangkap ketidak-selarasan.

Gambar 2.$1./embaian (apisan Reservoir Sebaai

9nsur /erankap Stratira-i 1@8


70/101

Gambar 2.$2./en"erpi+an (apisan Reservoir DariCemari8

Sebaai 9nsur /erankap Stratira-i


71/101

Gambar 2.$$.

/enampan Beberapa Tubu+ /asir !emperli+atkan

/osisi Akumulasi !in"ak Bumi KarenaKe3u3ukan Struktur

2.%.1.$. /erankap Kombinasi

&erangkap reservoir kebanyakan merupakan kombinasi perangkap struktur dan

perangkap stratigra)i. Beberapa kombinasi antara unsur stratigra)i dan unsur struktur

adalah sebagai berikut :

1. 0ombinasi antara lipatan dengan pembajian

3alam ambar .%, dapat dilihat bahwa kombinasi lipatan dengan pembajian

dapat terjadi karena salah satu pihak pasir menghilang dan di lain pihak hidung

antiklin menutup arah lainnya. =al ini sering terjadi pada perangkap stratigra)i

normal.

. 0ombinasi antara patahan dan pembajian

0ombinasi pembajian dengan patahan lebih biasa daripada pembajian yang berdiri

sendiri. 0ombinasi ini terjadi karena terdapat suatu kemiringan wilayah yang

membatasi bergerak ke suatu arah dan pada arah lain ditahan oleh suatu patahan

dan pada arah lainnya ditahan oleh pembajian "ambar .%2$.


72/101

Gambar 2.$%.Kombinasi /erankap Stratira-i 3an Struktur (ipatan

*imana 3i Satu /i+ak (apisan Reservoir !embaCi

Gambar 2.$&./eta Struktur /erankap Kombinasi

/ata+an 3an /embaCian

2.%.2. Ber3asarkan !ekanisme /en3oron Reservoir

/elah diketahui bahwa minyak bumi tidak dapat mengalir sendiri dari reservoir

ke lubang sumur produksi bila tidak terdapat suatu energi pendorong. 3alam

reservoir, dikenal ada lima mekenisme pendorong , yaitu : solution gas drive reservoir,

gas #ap drive reservoir, water drive reservoir, gravitational segregation drive reservoir,

dan #ombination drive reservoir.

2.%.2.1. Solution Gas *rive Reservoir

Reservoir jenis ini disebut solution gas drive, yang disebabkan oleh energi

pendesak minyak berasal dari perubahan )asa pada hidrokarbon ringan yang semula


73/101


74/101

Gambar 2.$'.Solution Gas *rive Reservoir

Re#overy yang mungkin di peroleh sekitar 2 - %5 6. 3engan demikian

untuk reservoir jenis ini pada tahap teknik produksi primernya meninggalkan residual

oil yang #ukup besar. &roduksi air hampir-hampir tidak ada, sehingga meskipun

terdapat #onnate water tetapi hampir-hampir tidak dapat terproduksi "reservoir

terisolir$.

2.%.2.2. Gas =ap *rive Reservoir

&ada beberapa tempat terakumulasinya minyak bumi, kadang-kadang

komponen ringan dan menengah dari minyak bumi tersebut membentuk suatu )asa gas.

as bebas ini kemudian melepaskan diri dari minyaknya dan menempati bagian atas

reservoir dengan membentuk suatu tudung. =al ini merupakan energi pendorong

minyak bumi dari reservoir ke lubang sumur dan mengangkatnya ke permukaan.

Bila reservoir dikelilingi batuan perangkap, maka energi yang menggerakkan

minyak berasal ekspansi gas #ap dan ekspansi gas terlarut, lalu melepaskan diri.


75/101

Gambar 2.$).Karakteristik Tekanan? /I? 3an GOR pa3a

Solution Gas *rive Reservoir

(ekanisme yang terjadi pada gas #ap reservoir adalah minyak pertama kali

diproduksikan, permukaan antara minyak dan gas akan turun, gas #ap berkembang ke

bawah selama produksi berlangsung. Untuk jenis reservoir ini, umumnya tekanan

reservoir akan lebih konstan dibandingkan dengan solution gas drive. =al inidisebabkan bila volume gas #ap drive telah demikian besar, maka tekanan minyak

berkurang dan gas yang terlarut dalam minyak akan melepaskan diri menuju ke gas

#ap, dengan demikian minyak akan bertambah ringan, en#er, dan mudah untuk

mengalir menuju lubang bor "ambar .%4$.

0enaikan gas oil ratio juga sejalan dengan pergerakan permukaan ke bawah, air

hampir-hampir tidak diproduksikan sama sekali. 0arena tekanan reservoir relatip ke#il

penurunannya, juga minyak berada di dalam reservoirnya akan terus semakin ringan

dan mengalir dengan baik, maka untuk reservoir jenis ini akan mempunyai umur dan

re#overy sekitar 5 - 5 6, yang lebih besar jika dibandingkan dengan jenis solution

gas drive. 'ehingga residu oil yang masih tertinggal di dalam reservoir ketika lapangan

ini ditutup adalah lebih ke#il jika dibandingkan dengan jenis solution gas drive

"ambar .%4$.


76/101

Gambar 2.$,.Gas =ap *rive Reservoir


77/101

Gambar 2.$>.

Karakteristik Tekanan? /I? 3an GOR

pa3a Gas =ap *rive Reservoir

2.&. /erkiraan Reservoir Gas

&okok-pokok perkiraan reservoir disini akan membahas tentang perkiraan

#adangan, produktivitas )ormasi, dan peramalan ulah reservoirnya.

2.&.1. /erkiraan =a3anan Reservoir

da tiga metode perhitungan perkiraan #adangan yang akan dibahas disini,

yaitu : metode volumetris, metode material balan#e, dan metode de#line #urve.

2.&.1.2. !eto3e Volumetris

Bila suatu reservoir gas diproduksikan, maka kemampuan reservoir tersebut

untuk memproduksikan )luidanya makin lama makin berkurang atau menurun. =al ini

akan dapat dengan jelas pada plot tekanan "&$ atau kuadrat tekanan "& $ atau tekanan

semu "&*$ dan s#terhadap waktu dan produksi komulati) "p$.

&roduksi dari suatu reservoir akan segera di hentikan setelah batas ekonomisnya

ter#apai, dimana biaya produksi akan sama dengan harga jual dari gas yang dihasilkan

oleh reservoir tersebut. Batas ekonomis dapat berubah setiap saat, sehingga pada

waktu tertentu suatu reservoir dihentikan produksinya karena telah men#apai batas

ekonomisnya, maka disaat lain mungkin saja reservoir tersebut diproduksikan kembali

. Bila tahap diatas di#apai, maka berakhirlah sudah tahap produksi primer dari

reservoir tersebut.

&erhitungan #adangan gas umumnya dapat dirumuskan, sebagai berikut :

as mula-mula "initial oil in pla#e$ :


78/101

i ( )

=

gi

wiB

1'1.h..%285 , 'C;???????..?????????"-

92$

as sisa pada keadaan Fabondenment pressureG :

p ( )

=

ga

wiB

1'1.h..%285 , 'C;???????.?????????"-

98$

as yang dapat diproduksikan "ultimate re#overy$ :

p ( )

=

gagi

wiB

1B

1'1.h..%285 , 'C;?????..????????."-

99$

(elihat rumus diatas, maka harga-harga i, adan pakan sangat tergantung pada

ketelitian data-data area "$, ketebalan lapisan "h$, porositas rata-rata " $, saturasi

air pada saat reservoir diketemukan "'wi$, dan ketelitian si)at )isik )luida reservoir "Bg$.

0emudian harus diingat pula, bahwa penentuan tekanan abonden sangat

mempengaruhi harga ultimate re#overy.

0etelitian data sangat tergantung pada jumlah adanya sumur-sumur deliniasi

dan analisa data log "kualitati)$ sumur-sumur tersebut. =al ini sangat penting, karena

berhubungan dengan data h akan merupakan harga >b"bulk volume$ reservoir.

&ada umumnya orang menghitung >b berdasarkan #ontoh #ountur isopak,

reservoir itu seolah-olah dibagi dalam beberapa segmen, dimana tiap-tiap segmen

dibatasi oleh dua bidang sejajar. !uas dari masing-masing segmen dibatasi oleh dua

garis #ountur yang berbeda volume segmen tadi dapat dihitung berdasarkanpersamaan, sebagai berikut:

1. &iramida /erpan#ung

[ ]1nn1nnb

.%

h> ++ ++= ??????????????????"-94$


79/101

dengan syarat : 2,5

n

1n +

. /rapesium /erpan#ung :

[ ]1nnb

h> ++= ???????????????..???????."-9D$

dengan syarat :

2,5

n

1n +

dimana :

>b @ volume segmen, a#re )t

h @ ketebalan per segmen, yaitu jarak antara garis isopak, )t

n @ luas daerah yang dikelilingi oleh garis isopak yang lebih rendah, a#re

nA1 @ luas daerah yang dikelilingi oleh garis isopak yang lebih tinggi, a#re

0etelitian dalam membuat #ountur isopak tergantung pada banyaknya data log sumur-

sumur yang telah dibor. Hharton, telah memberikan pedoman untuk membuat peta

isopak, yang pada dasarnya :

- /otal net sand

- net oilgas sand

- Countur dari titik potong dari batas-batas yang ada terhadap top sand dan bottom

sand.

=arga untuk resrervoir tersebut umumnya diperoleh dari analisa statistik data

"umumnya #ut-o)) porosity berdasarkan batas 'wiatau >#lay$ tiap lapisan, tiap sumur :

1. dengan h :

= hh

??????????????????????????"-45$

dengan banyak data i @ 1,,..n

. dengan h :


80/101

=

h.

h..?????????????????????????"-

41$

dengan banyak data i @ 1, , ? n

dimana :

@ porositas rata-rata untuk reservoir, )raksi

@ porositas per lapisan atau per bulk volume tertentu, )raksi

h @ tebal lapisan, )t

@ luas area, a#re

'elain dengan #ara volumetrik, maka harga idapat pula diperoleh dengan bantuananalisa Fmaterial balan#eG bila diketahui data produksi, data )luida reservoir, data

water in)luk jika dibawah pengaruh water drive me#hanism.

1. Untuk depletion 3rive, berdasarkan persamaan O @ a - m

yaitu :

p @ i - m

*

p??????????????????????."-4$

. Untuk Hater 3riveCombination, berdasarkan persamaan :

O @ b A n, yaitu :

O @ i A 0 untuk steady state

O @ i A C untuk semi steady state

O @ i A B untuk unsteady state ?????.?????.."-4%$

'elanjutnya, data 'wi yang digunakan untuk perhitungan diatas dapat diperoleh dari

dua sumber yaitu :

1. 3ari petrophysi#al data, yaitu data kapiler #ontoh batuan yang dianggap mewakili

"representati)$

. 3ari analisa data logging sumur se#ara statistik serentak dengan > #lay vs prosen

ketebalan total lapisan, yang kemudian digunakan untuk #ut-o)).


81/101

Oang terakhir adalah data )luida reservoir, yaitu si)at )isik gas "Bg$, umumnya

diperoleh dari data laboratorium nalisa ;luida Reservoir, ";R$.

Bg @ 5,5525&

*/??????????????????????.."-

4$

3ata dari laboratorium umumnya berupa tabulasi harga-harga )aktor * atas penurunan

harga-harga tekanan "&$, atau * @ ) "&$, pada harga temperatur "/$ konstan.

2.&.1.2. !eto3e !aterial Balan7e

(aterial balan#e untuk gas adalah atas dasar keseimbangan materi dan hukum

&>/ untuk gas.

= rdireservoiadasemulayang'C;reservoirdarikandiproduksiyang'C;

rdireservoitersissayang'C; ?????????????????.."-42$

adapun persamaan material balan#e, adalah sebagai berikut :

p @ i - Bg"iBgi - He A Bw. Hp$ ??????????????"-48$

dimana :

p @ &roduksi gas kumulati), 'C;

i @ jumlah gas mula-mula, 'C;

He @ water in)lu, 'C;

Hp @ produksi air kumulati), 'C;

Bw @ )aktor volume air, 'C;'/B

Bgi @ )aktor volume gas pada tekanan reservoir, &i, 'C;C;

Bg @ )aktor volume gas pada tekanan reservoir &, 'C;C)

&i @ tekanan reservoir mula-mula, psia

2.&.1.$. !eto3e *e7line =urve


82/101

(etode yang lain untuk perhitungan perkiraan #adangan adalah de#line #urve,

yang berujud suatu kurva plotting antara rate vs waktu, dan produksi kumulati) vs

rate.

(etode ini memerlukan suatu asumsi, bahwa makin lama rate produksi sumur

akan makin menurun, oleh karena itu analisa de#line #urve hanya d)apat digunakan

selama kondisi mekanis dan radiue pengurasan tetap konstan didalam suatu sumur

mampu berproduksi pada kapsitasnya.

nalisa de#line #urve memerlukan beberapa data produksi, dan data-data ini

merupakan data yang paling mudah diperoleh karena selalu di#atat dengan teliti

sehingga #ara yang paling mudah untuk pena)siran adalah : men#ari hubungan antararate produksi terhadap waktu dan produksi komulati), kemudian mengestrapolasikan

hubungan itu sampai suatu batas ekonomis. /itik potong ekstrapolasi dengan batas

ekonomis. /itik potong ekstrapolasi dengan batas ekonomis itu memunjukkan

kemungkinan sumur dan re#overy di masa mendatang.

nggapan yang digunakan pada metode ini adalah :

1. Reservoir atau sumur diproduksikan pada kapasitasnya

. &er)orman#e reservoir dimasa datang tetap sama dengan per)orman#e reservoir

dimasa lalu.

/iga jenis de#line #urve yang umum dikenal adalah :

1. Nksponential de#line

. =yperboli# de#line

%. =armoni# de#line

Untuk menganalisa karakteristik reservoir terhadap tipe dari produ#tion de#line

#urve, dengan anggapan bahwa kita bekerja dengan reservoir ideal dimana tidak ada

tekanan proporsional terhadap jumlah hidrokarbon yang tersisa. 'elanjutnya dianggap

bahwa &7 dari sumur-sumur konsytan selama masa produksinya, sehingga rate

produksi selalu sebanding dengan tekanan reservoir.


83/101

&ada kenyataanya, keadaan reservoir yang ideal itu jarang ditemukan. /ekanan

reservoir biasanya tidak proporsional dengan hidrokarbon yang tertinggal, sebagai

akibat berkurangnya jumlah hidrokarbon yang tertinggal di reservoir.

&ada saat yang bersamaan, &7 umumnya tidak konstan tetapi menurun karena

proses pengosongan resrervoir. =ubungan rate produksi dengan waktu pada kertas

semilog tau produksi dengan kumulati) produksi pada kertas biasa tidak lagi linier,

melainkan berupa kurva melengkung. (aka dari tipe kurva ini akan di hasilkan tipe

kurva ini akan di hasilkan tipe hyperboli# de#line #urve, bisa melengkungnya tidak

pegas dan harmoni# de#line bila melengkungnya jelas. Berikut ini akan dibahas ketiga

tipe de#line #urve tersebut.1. Eponential *e7line =urve

Nponential de#line tersebut juga dengan eometrik semilog atau #onstan

per#entage de#line, yang di#irikan oleh kenyataan, bahwa penurunan rate produksi

per unit waktu merupakan suatu )raksi yang konstan dari rate produksi.

. nalisa (atematis =ubungan Rate &roduksi-Haktu

Untuk menunjukkan tipe eksponential de#line dengan #ara yang paling mudah

adalah dengan #ara yang paling mudah adalah dengan #ara statistik melalui

prosedur Floss ratioG.

!oss ratio dide)inisikan sebagai rate produksi per satuan waktu dibagi dengan

turunan pertama rate produksi terhadap waktu, dan diberi simbol FaG. 3engan

metode ini rate produksi per unit waktu pada kolom ke dua, sedang

perbandingan keduanya "a @ loss ratio $ pada kolom ke tiga. 'ebagai kesimpulan

apabila loss ratio ini konstan atau hampir konstan, maka de#line ini merupakan

tipe eksponential. 'elanjutnya harga ini "a$ diSpakai untuk mengestrapolasikan

rate produksi sampai batas ekonomis "e#onomi# limit$ . &rosedur ekstrapolasi

dapat dinyatakan sebagai berikut : (etode untuk mendapatkan loss ratio dari

ratye produksi yang diketahui adalah tetap sama digunakan, tetapi untuk


84/101

mendapatkan rate produksi di masa datang, metode ini dipakai se#ara terbalik

dengan loss ratio konstan.

0urva rate produksi-waktu untuk tipe eksponential de#line #urve yang

mempunyai suatu loss ratio yang konstan memenuhi persamaan :

adtd

= ???????????.????????????."-49$

dimana adalah suatu konstyanta positi). 7ntegrasi persamaan -49 dengan batas @

iuntuk t @ 5 memberikan hasil :

@ 1. e-ta????????????????..?.???.."-44$

persamaan -44 jelas merupakan bentuk eksponential dan menyatakan bahwa bila rate

produksi diplot terhadap waktu, akan membentuk suatu garis lurus pada kertas semi

log.

B. nalisa (atematis =ubungan Rate &roduksi-&roduksi 0umulati)

&ersamaan untuk kurva rate kumulati) dapat diperoleh dengan integrasi dari

persamaan -9D sebagai berikut :

==5

at

i

t

o

p dtetdt-

demngan batas integrasi p @ 5 pada t @ 5, maka persamaan :

p @ a "i - $ ???????????????????????."-4D$

persamaan -4D menunjukkan, bahwa bila rate produksi diplot versus produksi

kumulati) pada kertas koordinat biasa akan diperoleh suatu garis lurus, dengan sudut

a.

Bentuk kurva rate produksi vs waktu dan rate produksui vs produksi kumulati) dapat

dilihat pada gambar .5. dan .1.

&ada linier plot besarnya susut a, sukar ditentukan karena bentuk kurva melengkung.

/etapi pada plot dikertas semilog besarnya a, dapat ditentukan karena dari bentuk

kurva yang diperoleh berupa garis lurus. !ihat gambar.-5.


85/101

T

Gambar 2.%@.*e7line =urve 3ari Rate /ro3uksi vs 0aktu 3alam (inier /lot


86/101

Gambar 2.%1.Kurva Eksponential *e7line 3ari Rate/ro3uksi vs 0aktu 3alam Semilo /lot

Gambar 2.%2.


87/101

Kurva Eksponential *e7line 3ari Rate /ro3uksi vs /ro3uksi Kumulati- 3alam(inier /lot

Untuk mengetahui prosentase penurunan bulanan "mountly de#line per#entage$dinyatakan sebagai :

6a$155"6

dtd155d == ??????.????????????."-D5$

. =yperboli# 3e#line Curve :

3idalam hyperboli# de#line #urve, penurunan rate produksi per unit waktu yang

merupakan suatu )raksi dari rate produksi, sebanding dengan rate produksi

pangkat suatu bilangan pe#ahan. Bilangan ini brerharga dari 5 sampai 1.

. nalisa (atematik =ubungan Rate &roduksi-Haktu :

/ype hyperboli# atau log-log de#line ini, dapat di#irikan oleh perubahan loss

ratio yang membentuk suatu deret hitung, karena itu turunan pertama dari loss ratio

adalah konstan atau hampir konstan, dan diberi notasi b.

=arga rate-rate b ini adalah digunakan untuk mengestrapolasikan data-data rate

produksi pada titik yang diberikan, dibagi dengan perbandingan dari penurunan rate

produksi, terhadap produksi total selama selang sebelumnya. /urunan pertama

ditentukan sebagai kenaikan dari loss ratio pada interval yang diberikan dibagi dengan

total produksi selama interval yang sama.

Bila turunan pertama dari loss ratio konstan atau mendekati konstan, maka persamaan

de)erensialnya dapat dinyatakan oleh :

bdt

dtd

d

=

????????????..????????????"-D1$

3imana b adalah suatu konstanta positi).

=asil integrasi persamaan -D1 memberikan :

oabtdtd

= ????.?????..???????????"-D$


88/101

atau

bta

dt

d

o+= ????????????..?????????."-D%$

Untuk memperoleh hubungan rate-waktu, persamaan -D% diintegrasikan dengan

mengambil @ i untuk t @ 5, sehingga diperoleh :

b1

o

ia

bt1

+= ???????????.?????????."-D$

dari persamaan -D terlihat hubungan rate-wakttu untuk hyperboli# akan merupakan

garis lurus pada kertas log-log dan diperlukan penggeseran ke kanan sejauh "a ob$ danslope garis lurus adalah "-1b$

B. nalisa (atematik =ubungan Rate &roduksi 0umulati)

&roduksi kumulati) diperoleh dengan mengintegrasikan persamaan -D dengan

mengambil p @ 5 pada t @ 5, maka diperoleh :

+

=

1a

bt1

b1

a-

b11

oi

io

p ?????????.?????????."-D2$

setelah mengeliminir t dengan persamaan -D, maka persamaan -D2 menjadi :

( )( ) ( )( )b1b1i

b

iop

b1

a-

= ???????????????????"-D8$

&ersamaan -D8 menunjukkan hubungan antara rate produksi dan produksi kumulati)

akan berupa garis lurus bila diplot pada kertas log-log.

(ounthly de#line per#entage diperoleh dari persamaan -D :

6bta

155

dtd1553

o+== ???????????????????."-D9$

'etelah mengeliminir t pada persamaan -D9 dengan persamaan -D maka diperoleh :


89/101

( ) ( ) 6

a

1553

b

b

io

= ???????????????????????."-D4$

ini berati bahwa de#line per#entage sebanding dengan rate produksi pangkat b.

%. =armoni# 3e#line Curve

Bentuk harmoni# de#line #urve merupakan bentuk khusus dari bentuk hyperboli#,

yaitu untuk harga b @ 1

. nalisa (atematik =ubungan rate &roduksi- Haktu

3engan memasukkan hargan b @ 1 pada persamaan -D akan diperoleh hubungan

antara rate-waktu, yaitu :

@ i " 1 A tao$-1

????????????..????????.."-DD$=ubungan ini memberikan kurva garis lurus pada kertas log-log.

Gambar 2.%$.Kurva ;"perboli7 *e7line untuk b F @?$


90/101

Gambar 2.%&.Kurva ;"perboli7 *e7line untuk b F @?&

B. nalisa (atematik =ubungan Rate &roduksi 0umulati)

=ubungan rate-produksi kumulati) untuk tipe harmoni# diperoleh dengan

mengintegrasikan persamaan -9D dengan mengambil harga p @ 5 untuk t @ 5,

sehingga diperoleh :

p @ ao i"log i - log $???????????????????"-155$

&ersamaan -155 akan memperlihatkan suatu bentuk garis lurus apabila diplot pada

kertas semilog, dengan rate produksi diplot pada skala log.

&ersentase penurunan bulanan "mountly de#line per#entage$ untuk tipe harmoni#

de#line #urve, adalah :

6a

1553

io

= ???????????????????????????????"-151$

2.&.2. /erkiraan /ro3uktivitas ormasi

&roduktivitas )ormasi adalah kemampuan suatu )ormasi untuk mengalirkan

)luida dari reservoir ke dalam sumur produksi. &roduktivitas )ormasi dapat dinilai

berdasarkan besaran produ#tuvity inde "&7$.


91/101

&roduktivitas )ormasi dipengaruhi oleh besarnya energi pendorong dan

dipengaruhi oleh si)at )isik batuan, si)at )isik )luida, pressure drawdown, dan dimensi

dari sistem, yaitu drainage radius "re$ dan ketebalan )ormasi.

2.&.2.1. *eliverabilit"

3eliverability dapat dide)inisikan sebagai kapasitas aliran dalam keadaan stabil

ata

Reservoir Gas.doc

Documents

Transcript of Reservoir Gas.doc