BAB VII

PENENTUAN TEKANAN KAPILER PADA SAMPLE

BATUAN RESERVOIR

7.1.Tujuan Percobaan

1) Menghitung kecepatan sedimentasi suatu suspensi

yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi, gaya drag

dan gaya apung dengan metode grafik.

2) Menunjukkan semakin besar jumlah volume, maka

tekanan kapiler akan semakin meningkat.

3) Membuktikan bahwa indicator pressure berbanding

terbalik dengan mercury saturation.

7.2. Teori Dasar

Distribusi fluida vertical dalam reservoir

memegang peranan penting didalam perencanaan well

completion. Distribution secara vertikal ini

mencerminkan distribusi saturasi fluida yang

menepati setiap porsi rongga pori. Adanya tekanan

kapiler ( Pc ) mempengaruhi distribusi minyak

dengan gas didalam rongga pori tidak terdapat batas

yang tajam atau berbentuk zona transisi. Oleh

tekanan kapiler dapat dikonversi menjadi ketinggian

diatas kontak minyak air ( H ), maka saturasi

61

62

minyak, air dan gas yang menempati level tertentu

dalam reservoir dapat ditentukan. Dengan demikian

distribusi saturasi fluida ini merupakan salah satu

dasar untuk menentukan secara efisien letak

kedalaman sumur yang akan dikomplesi.

Di dalam batuan reservoir, gas, minyak dan air

biasanya terdapat bersama-sama dalam pori-pori

batuan, yang masing-masing fluida tersebut

mempunyai tegangan permukaan yang berbeda-beda.

Dalam sistem hidrokarbon di dalam reservoir,

terjadi beberapa tegangan permukaan antara fluida,

yaitu antara gas dan cairan, antara dua fasa cairan

yang tidak bercampur ( immicible ) dan juga antara

cairan atau gas dengan padatan. Kombinasi dari

semua tegangan permukaan yang aktif akan menentukan

tekanan kapiler dan kebasahan dari batuan porous.

Tekanan kapiler ( Pc ) didefinisikan sebagai

perbedaan tekanan yang ada antara permukaan dua

fluida yang tidak bercampur ( cairan-cairan atau

gas-cairan ) sebagai akibat dari terjadinya

pertemuan permukaan yang memisahkan mereka ( Amyx,

J. W. 1960 ). Perbedaan tekanan dua fluida ini

adalah perbedaan tekanan antara fluida non wetting fasa

( Pnw ) dengan fluida wetting fasa ( Pw ) atau :

Pc=Pnw−Pwf

63

Tekanan kapiler mempunyai dua pengaruh yang penting

dalam reservoir minyak atau gas, yaitu :

1) Mengontrol distribusi fluida di dalam

reservoir

2) Merupakan mekanisme pendorong minyak dan gas

untuk bergerak atau mengalir melalui pori-

pori reservoir sampai mencapai batuan yang

impermeable.

Tekanan kapiler di dalam batuan berpori tergantung

pada ukuran pori-pori dan macam fluidanya. Secara

kuantitatif dapat dinyatakan dalam hubungan sebagai

berikut :

Pc=2.σ.cosθ

r=Δρ.g.h

Dimana :

Pc = tekanan kapilerσ = tegangan

permukaan antara dua fluida

∆ ſ = perbedaan densitas dua fluida

g = percepatan gravitasi

θ =sudut kontak permukaan antara dua fluida

r =jari-jari lengkung pori-pori

h = selisih ketinggian permukaan kedua fluida

7.3. PERALATAN DAN BAHAN

64

7.3.1Peralatan

Mercury Injection Capillary apparatus dengan

komponen – komponen sebagai berikut :

1) Pump cylinder

2) Measuring screw

3) Make up. Nut

4) Picnometer lid

5) Sampel holder

6) Observation window

7) Pump scale

8) Mecrometer dial

9) Pressure hoss

10) 0 – 2 atm ( 0 – 30 psi ) pressure gauge

11) 0 – 5 atm ( 0 – 200 psi ) pressure gauge

12) 0 – 15 atm ( 0 – 2000 psi ) Pressure gauge

13) Vacum gauge

14) Pressure control

15) Pressure relief valve

16) Pump plunger

17) Yoke stop

18) Travelling yoke

65

Gambar 7.1 Mercury Injection Capillary Pressure Apparatus

66

Gambar 7.2 Vacum Gauge

Gambar 7.3 Sample Holder

Gambar 7.4 Pump Plunger

67

Gambar 7.5 Travelling Yoke

Gambar 7.6 Make-up Nut

Gambar 7.7 Pump Cylinder

` Gambar 7.8 Picnometer Lid

68

Gambar 7.9 Pressure Control

Gambar 7.10 Pressure relief valve

7.3.2 Bahan

1) Fresh core

2) Gas

7.4. Prosedur Kerja

7.4.1 Kalibrasi Alat

Yaitu untuk menentukkan volume picnometer

( 28;150 cc ).

1. Pasang picnometer lid pada tempatnya, pump

metering plunger diputar penuh dengan

manipulasi handwheel.

69

2. Buka vacuum valve pada panel, sistem

dikosongkan sampai small gauge menunjukkan

nol, kemudian panal valve ditutup, picnometer

dokosongkan samapai tekanan absolute kurang

dari 20 micro.

3. Putar handwheel sampai matering plunger

bergerak maju dan mercury level mencapai lower

reference mark.

4. Moveable scale ditetapkan dengan yoke stop

( pada 28 cc ) dan handwheel dial diset pada

pembacaan miring kanan pada angka 15.

5. Mercury diinjeksikanke picnometer sampai pada

upper reference mark, skala dan dial

menunjukkan angka nol ( 0 ).

6. Jika pembacaan berbeda sedikit dari nol,

perbedaan tersebut harus ditentukan dan

penentuan untuk dial handwheel setting pada

step 4. Jika perbedaan terlalu besar yoke

stop harus direset kembali dan deviasi

pembacaan adalah ± 0,001 cc.

Karena dalam penggunaan alat ini memakai

tekanan yang besar tentu akan terjadi

perubahan volume picnometer dan mercury. Untuk

itu perlu dilakukan preassre volume correction yaitu

:

70

1) letakkan picnometer lid pada tempatnya, pump

matering plunger diputar penuh dengan

memanipulasi handwheel.

2) Ubah panel valve ke vacuum juga small pressure

gauge dibuka, sistem dikosongkan sampai

absolut pressure kurang dari 20 micro.

3) Mercury diinjeksikan sampai mencapai upper

reference mark, adjustmove able scale dial pada

pembacaan 0,00 cc kemudian tutup vacum valve.

4) Putar bleed valve mercury turun 3 mm dibawah

upper reference mark.

5) Putar pompa hingga mercury mencapai upper

reference mark lagi dan biarkan stabil selama

± 30 detik

6) Baca dan catat tekanan pada small pressure

gauge serta hubungan volume scale dan dial

handwheel ( gunakan dial ) yang miring

kekiri sebagai pengganti 0 – 5 cc. Graduated

interval pada skala.

7) Step d, e, dan f diulang untuk setiap

kenaikan tekanan pada sistem, kemudian

catat volume dan tekanan yang didapat. Jika

tekanan telah mencapai limit 1 atm, bukan

nitrogen valve.

8) Jika telah mencapai limit gunakan 0,150 atm

gauge.

71

9) Jika tes telah selesai, tutup panel nitrogen

valve, sistem tekanan dikurangi dengan

mengeluarkan gas sampai tekanan sistem

mencapai 1 atm.

10) Data yang didapat kemudian diplot, maka

akan terlihat bagaimana terjadinya

perubahan pressure volume.

A – B = Perubahan volume oleh tekanan ( Pada

tekanan rendah )

C – D = Perubahan volume pada tekanan tinggi

E = Inflektion point

7.4.2 Prosedur untuk menentukan tekanan kapiler

1) Siapkan core ( memperoleh core vol ) yang

telah diekstraksi dengan volume 1 – 2 cc,

kemudian tempatkan pada core holder.

2) Picnometer lid dipasang pada tempatnya dan putar

handwheel secara penuh.

3) Ubah panel valve ke vacuum dan pressure gauge

dibuka, sistem dikosongkan samapai absolute

pressure kurang dari 29 micron.

4) Tutup vacum, putar pump metering plunger sampai

level mercury mencapai lower reference mark.

5) Pump scale diikat dengan yoke stop dan handwheel

dial diset pada pembacaan 15 ( miring

72

kekanan ). Dan berikan pembacaan pertama

28,150 cc

6) Mercury diinjeksikan sampai mencapai upper

reference mark. Baca besarnya bulk volume dari

pup scale dan handwheel dial. Sebagai contoh

pembacaan skala lebih besar dari 12 cc dan

dial menunjukkan 32,5 maka bulk volume sampal

12,325 cc.

7) Gerakkan pump scale dan handwheel dial pada

pebacaan 0,000 cc.

8) Putar bleed valve, maka gas / udara mengalir

ke sistem sampai level mercury turun 3 – 5

mm dibawah upper reference mark.

9) Putar pompa sampai permukaan mercury

mencapai tanda paling atas dan usahakan

konstan selama 30 detik

10) Baca dan catat tekanan ( low pressure gauge

) dan volume skala serta handwheel dial

( miring ke kiri ) untuk mengganti 0 – 5 cc

graduated interval pada skala

11) Step 8, 9, dan 10 diulang untuk

beberapa kanaikan tekanan. Jika tekanan

telah mencapai 1 atm buka nitrogen valve. Jika

sistem telah mencapai limit pada 0 -2 atm

gauge, gauge diisolasi dari sistem dan

gunakan 0 – 150 atm gauge.

73

12) Step 11 diulangi sampai tekanan

akhir didapat

Catatan : Fluktuasi thermometer ± 1 – 2 oC

13) Jika tes telah selesai, nitrogen

valve ditutup. Tekanan sistem dikurangi

sampai mencapai tekanan atm dengan

mengeluarkan gas lewat bleed valve.

7.5. Hasil Percobaan dan Perhitungan

Tabel 7.1 Pengukuran tekanan kapiler

74

No

.

Indica

tor

Pressu

re

(atm)

Correc

t

Pressu

re

(atm)

Indicat

or

Volume

of

Mercury

Injecti

on

Pressur

e

Volume

Correct

ion

(cc)

Actual

Volume

of

Mercur

y

Inject

ion

(cc)

Mercury

Saturat

ion (%)

10,1 0,15 25,103 0,015 25,088 83,626

22,5 2,55 22,5 0,2 22,3 74,333

33,5 3,55 17,5 0,233 17,267 57,556

44 4,05 15 0,25 14,75 49,166

56,5 6,55 13 0,3 12,7 42,333

67,5 7,55 10,333 0,32 10,013 33,376

710,5 10,55 9,1 0,362 8,738 29,129

815 15,05 9 0,4 8,6 28,666

922 22,05 8,64 0,435 8,205 27,35

1035 35,05 8,6 0,48 8,12 27,066

1158 58,05 7,89 0,508 7,382 24,066

1270 70,05 7,6 0,517 7,083 23,61

75

1375 75,05 7,4 0,521 6,879 22,93

1480 80,05 7 0,525 6,475 21,583

1585 85,05 6,95 0,528 6,422 21,406

1690 90,05 6,9 0,532 6,368 21,226

1795 95,05 6,7 0,536 6,164 20,546

18105 105,05 6,5 0,55 5,95 19,833

19115 115,05 6,4 0,575 5,825 19,416

20120 120,05 6,3 0,59 5,71 19,033

Tabel 7.2 Hubungan antara Pressure dan Volume

Pressure (atm) Volume (cc)0 0,01 0,154 0,259 0,3515 0,425 0,4535 0,4840 0,4950 0,560 0,51100 0,54110 0,56

76

120 0,59125 0,62128 0,64130 0,67131 0,69132 0,71133 0,74134 0,77135 0,8136 0,83137 0,87139 0,99140 1,0

7.6. Pembahasan

Pada percobaan ini membahas mengenai tekanan

kapiler yang diberikan kepada suatu formasi batuan

reservoir. Tekanan kapiler merupakan perbedaan

tekanan yang ada antara permukaan dua fluida yang

tidak tercampur, sebagai akibat dari terjadinya

pertemuan permukaan yang memisahkan fluida

tersebut. Tekanan kapiler menyebabkan penyebaran

distribusi pada reservoir.

77

Ada dua grafik yang akan dibahas pada bab ini,

yaitu:

Grafik 7.1 Hubungan Correct Pressure (atm) dan Mercury Saturation (%)

0 20 40 60 80 1000

20

40

60

80

100

120

140

0.152.553.554.056.557.5510.5515.0522.05

35.05

58.05

70.0575.0580.0585.0590.0595.05

105.05

115.05120.05

Mercury Saturation (%)

Correct Pressure (atm)

Grafik di atas merupakan grafik mercury saturation

pada suatu batuan reservoir terhadap correct pressure.

Dari grafik tersebut dapat kita ketahui bahwa correct

pressure sangat mempengaruhi besar kecilnya mercury

saturation suatu batuan reservoir, karena apabila

78

correct pressure semakin besar maka mercury saturation pada

batuan akan semakin kecil. Misal, pada data ke-1

correct pressure sebesar 0,1 atm dan mercury saturationnya

sebesar 96,63 %. Akan tetapi, pada data ke-2 ketika

correct pressure diperbesar menjadi 2,05 atm batuan

tersebut menghasilkan mercury saturation lebih kecil,

yaitu 82,69 %.

Grafik 7.2 Hubungan Volume (cc) dan Pressure (atm)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20

20

40

60

80

100

120

140

0 1 4 9 152535405060

100110120125

128130131132133134135136137 139140

Volume (cc)

Pres

sure

(at

m)

Grafik di atas membahas mengenai hubungan

antara volume dengan pressure yang terdapat dalam

suatu formasi batuan reservoir. Dilihat dari grafik

di atas, dapat kita ketahui bahwa semakin besar

volume yang terdapat dalam batuan, maka semakin

79

besar pula pressure yang diberikan kepada batuan

tersebut. Seperti halnya pada grafik, ketika volume

pada batuan sebesar 0,15 cc, maka pressure yang

diberikan adalah sebesar 1 atm. Dan ketika volume

dinaikkan menjadi 0,25 cc, pressure yang diberikan

juga bertambah besar yaitu 4 atm.

7.7 Kesimpulan

1) Penentuan tekanan kapiler dari suatu sampel

formasi dapat dikatakan lebih cepat dan efisien

pada distribusi saturasi fluidanya, dari sumur.

2) Indicator pressure berbanding terbalik dengan mercury

saturation yaitu dengan berkurangnya indicator pressure

akan meningkatkan mercury saturation.

3) Berdasarkan dari data percobaan hubungan antara

Mercury saturation dengan nilai correct pressure

berbanding tebalik, sedangkan pada hubungan

tekanan dengan volume berbanding lurus Semakin

besar volume maka nilai tekanan akan semakin

menigkat.

4) Seperti halnya pada grafik, ketika volume pada

batuan sebesar 0,15 cc, maka pressure yang

diberikan adalah sebesar 1 atm. Dan ketika volume

dinaikkan menjadi 0,25 cc, pressure yang diberikan

juga bertambah besar yaitu 4 atm.

80

5) Dari percobaan diperoleh dari adanya distribusi

tersebut, maka akan terdapatnya zona transisi

karena tidak terdapat batas fluida yang jelas.