BAB II KARAKTERISTIK RESERVOIR Reservoir merupakan suatu tempat terakumulasinya fluida hidrokarbon, gas dan air. Proses akumulasi minyak bumi di bawah permukaan haruslah memenuhi beberapa syarat, yang merupakan unsur-unsur suatu reservoir minyak bumi. Unsur-unsur yang menyusun reservoir adalah sebagai berikut : 1. Batuan reservoir, sebagai wadah yang diisi dan dijenuhi oleh minyak bumi, gas bumi atau keduanya. Biasanya batuan reservoir berupa lapisan batuan yang porous dan permeable. 2. Lapisan penutup (cap rock), yaitu suatu lapisan batuan yang bersifat impermeable, yang terdapat pada bagian atas suatu reservoir, sehingga berfungsi sebagai penyekat fluida reservoir. 3. Perangkap reservoir (reservoir trap), merupakan suatu unsur pembentuk reservoir yang mempunyai bentuk sedemikian rupa sehingga lapisan beserta penutupnya merupakan bentuk konkav ke bawah dan dan menyebabkan minyak dan gas bumi berada dibagian teratas reservoir. Karakteristik suatu reservoir sangat dipengaruhi oleh karakteristik batuan penyusunnya, fluida reservoir yang menempatinya dan kondisi reservoir itu 4
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB II
KARAKTERISTIK RESERVOIR
Reservoir merupakan suatu tempat terakumulasinya fluida hidrokarbon,
gas dan air. Proses akumulasi minyak bumi di bawah permukaan haruslah
memenuhi beberapa syarat, yang merupakan unsur-unsur suatu reservoir minyak
bumi. Unsur-unsur yang menyusun reservoir adalah sebagai berikut :
1. Batuan reservoir, sebagai wadah yang diisi dan dijenuhi oleh minyak bumi, gas
bumi atau keduanya. Biasanya batuan reservoir berupa lapisan batuan yang
porous dan permeable.
2. Lapisan penutup (cap rock), yaitu suatu lapisan batuan yang bersifat
impermeable, yang terdapat pada bagian atas suatu reservoir, sehingga
berfungsi sebagai penyekat fluida reservoir.
3. Perangkap reservoir (reservoir trap), merupakan suatu unsur pembentuk
reservoir yang mempunyai bentuk sedemikian rupa sehingga lapisan beserta
penutupnya merupakan bentuk konkav ke bawah dan dan menyebabkan
minyak dan gas bumi berada dibagian teratas reservoir.
Karakteristik suatu reservoir sangat dipengaruhi oleh karakteristik batuan
penyusunnya, fluida reservoir yang menempatinya dan kondisi reservoir itu
sendiri, yang satu sama lain akan saling berkaitan. Ketiga faktor itulah yang akan
kita bahas dalam mempelajari karakteristik reservoir.
2.1. Karakteristik Batuan Reservoir
Batuan adalah kumpulan dari mineral-mineral, sedangkan suatu mineral
dibentuk dari beberapa ikatan kimia. Komposisi kimia dan jenis mineral yang
menyusunnya akan menentukan jenis batuan yang terbentuk.
Batuan reservoir umumnya terdiri dari batuan sedimen, yang berupa
batupasir dan karbonat (sedimen klastik) serta batuan shale (sedimen non-
klastik) atau kadang-kadang volkanik. Masing-masing batuan tersebut
mempunyai komposisi kimia yang berbeda, demikian juga dengan sifat
4
5
fisiknya. Komponen penyusun batuan serta macam batuannya dapat dilihat
pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1.Diagram Komponen Penyusun Batuan 2)
2.1.1. Komposisi Kimia Batuan Reservoir
Unsur-unsur atau atom-atom penyusun batuan reservoir perlu
diketahui, karena jenis dan jumlah atom-atom tersebut akan menentukan
sifat-sifat dari mineral yang terbentuk, baik sifat-sifat fisik maupun sifat-
sifat kimiawinya.
2.1.1.1. Komposisi Kimia Batupasir
Batupasir (sandstone) merupakan batuan yang paling sering
dijumpai di lapangan sebagai batuan reservoir. Batu pasir merupakan hasil
dari proses sedimentasi mekanik, yaitu berasal dari proses pelapukan dan
disintegrasi, yang kemudian tertransportasi serta mengalami proses
kompaksi dan pengendapan.
Pori-pori pada batupasir terbentuk secara primer bersamaan dengan proses
pengendapan. Setelah pengendapan, dapat terjadi perubahan pada pori-pori
batupasir, yang merupakan akibat dari sementasi, pelarutan serta proses
sekunder lainnya, sehingga porositas batupasir bersifat intergranular.
6
Berdasarkan mineral penyusunnya serta kandungan mineralnya, maka
batupasir dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu orthoquartzites, pasir
lempungan (graywacke), dan arkose.
1. Orthoquartzites
Orthoquartzites merupakan jenis batuan sedimen yang terbentuk
dari proses sedimentasi yang menghasilkan unsur silika yang tinggi,
tanpa mengalami metaformosa dan pemadatan, terutama terdiri atas
mineral kwarsa (quartz) dan mineral lainnya yang stabil. Proses
metamorfosa adalah proses perubahan mineral batuan, karena adanya
kondisi yang berbeda dengan kondisi awal. Material pengikatnya
(semen) terutama terdiri atas karbonat dan silika. Orthoquartzites
merupakan jenis batuan sedimen yang relatif bersih yaitu bebas dari
kandungan shale dan clay. Komposisi kimia dari orthoquarzite dapat
dilihat pada Tabel II.1.
Tabel II.1Komposisi Kimia Batupasir Orthoquartzites 3)
MIN. A B C D E F G H ISiO2 95,32 99,45 98,87 97,80 99,39 93,13 61,70 99,58 93,16TiO2 . . . . . . . . . . . . . . . . 0,03 . . . . . . . . . . . . 0,03Al2O3 2,85 . . . . 0,41 0,90 0,30 3,86 0,31 0,31 1,28Fe2O3 0,05
A. Lorrain (Huronian)B. St. Peter (Ordovician)C. Mesnard (Preeambrian)D. Tuscarora (Silurian)E. Oriskany ( Devonian)
F. Berea (Mississippian)G. “Crystalline Sandstone”, FontainebleauH. Sioux (Preeambrian)I. Average of A – H, inclusive.a). Loss of ignitionb). Includes SO3, 0,13 %.
7
Pada Tabel II.1 diatas dapat dilihat bahwa unsur silika merupakan unsur
penyusun orthoquarzites dengan prosentase yang sangat tinggi jika
dibandingkan dengan unsur-unsur yang lain. Komposisi unsur silika (SiO2)
berkisar antara 61,7 % sampai dengan 99,58 %, sedangkan sisanya adalah
unsur penyusun yang lain, seperti TiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO, Na2O,
K2O, H2O+, H2O- dan CO2.
2. Graywacke
Graywacke merupakan jenis batupasir yang tersusun dari unsur-unsur
mineral yang berbutir besar, yaitu kwarsa, clay, mika flake {KAl2(OH)2
feldspar dan mineral lainnya. Indikator yang dapat digunakan untuk
mengidentifikasi batuan jenis ini adalah adanya mineral illite. Sortasi
(pemilahan) butir pada graywacke tidak bagus karena adanya matriks-matriks
batuan. Hal ini juga menyebabkan berkurangnya porositas batuannya. Material
pengikatnya adalah clay dan karbonat. Secara lengkap mineral-mineral
penyusun graywacke terlihat pada Tabel II.2.
Tabel II-2Komposisi Mineral Graywacke 3)
M I N E R A L A B C D E FQ u a r t z 45,6 46,0 24,6 9,0 tr 34,7C h e r t 1,1 7,0 . . . . . . . . . . . . . . . .Feldspar 16,7 20,0 32,1 44,0 29,9 29,7Hornblende . . . . . . . . . . . . 3,0 10,5 . . . .Rock Fragments 6,7 . . . .a 23,0 9,0 13,4 . . . .Carbonate 4,6 2,0 . . . . . . . . . . . . 5,3Chloride-Sericite 25,0 22,5 20,0b 25,0 46,2d 23,3T o t a l 99,7 97,5 99,7 90,0 100,0 96,0
A. Average of Six (3 Archean, 1 Huronian, 1 Devonian, and 1 Late Paleozoic).B. Krynine’s average “high-rank graywacke” (Krynine, 1948).C. Average of 3 Tanner graywackes (Upper Devonian – Lower Carboniferous)D. Average of 4 Cretaceous graywackes, Papua (Edwards, 1947 b).E. Average 0f 2 Meocene graywackes, Papua (Edwards, 1947 a).F. Average of 2 parts average shale and 1 part average Arkose.a). Not separately listed.b). Include 2,8 per cent “limonitic subtance”c). Balance in glauconite, mica, chlorite, and iron ores.d). “Matrix”
8
Komposisi kimia graywacke tersusun dari unsur silika dengan kadar lebih
rendah dibandingkan dengan rata-rata batupasir, dan kebanyakan silika yang
ada bercampur dengan silikat.
Keterangan secara terperinci komposisi kimia graywacke dapat dilihat
A. Average of 23 graywackesB. Average of 30 graywackes, after Tyrrell (1933).C.Average of 2 parts avrg. Shale and 1 part avrg. Arkose.a). Probably in error; Fe2O3 probably should be 1,4 and the total 100,0
3. Arkose
Arkose merupakan jenis batupasir yang tersusun dari kuarsa sebagai
mineral yang dominan, dan feldspar (MgAlSi3O8). Selain dua mineral utama
tersebut, arkose juga mengandung mineral-mineral yang bersifat kurang stabil,
seperti clay {Al4Si4O10(OH)8}, microline (KAlSi3O8), biotite
{K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2} dan plagioklas {(Ca,Na)(AlSi)AlSi2O8}. Arkose
mempunyai sortasi butiran yang kurang baik, dengan bentuk butir yang
menyudut. Kandungan mineral lainnya, secara berurutan sesuai prosentasenya
dapat dilihat pada Tabel II.4.
9
Komposisi kimia arkose ditunjukkan pada Tabel II.5, dimana terlihat
bahwa arkose mengandung lebih sedikit silika jika dibandingkan dengan
orthoquartzites, tetapi kaya akan alumina, lime, potash, dan soda.
Tabel II .4.Komposisi Mineral dari Arkose (%) 3)
M I N E R A L A B C D a) E a) F a) GQ u a r t z 57 51 60 57 35 28 48Microcline 24 30 34
35 b) 59 b) 64 43Plaglioclase 6 11 . . . .M i c a s 3 1 . . . . . . . . . . . . . . . . 2C l a y 9 7 . . . . . . . . . . . . . . . . 8Carbonate c) c) c) 2 . . . . c)
Other 1 . . . . 6 d) 8 e) 4 e) 8 e) c)
A. Pale Arkose (Triassic) (Krynine, 1950).B. Red Arkose (Triassic) (Krynine, 1950).C. Sparagmite (Preeambrian) (Barth, 1938).D. Torridonian (Preeambrian) (Mackie, 1905).E. Lower Old Red (Devonian) (Mackie, 1905).F. Portland (Triassic) (Merrill, 1891).G. Average of A – G, anclusive.a). Normative or calculated composition; b). Modal Feldspar; c). Present in amount under 1 %.d). Chlorite; e). Iron oxide (hematite) and kaolin.
Tabel II. 5.Komposisi Kimia dari Arkose (%) 3)
M I N E R A L A B C D E FSi O2 69,94 82,14 75,57 73,32 80,89 76,37Ti O2 . . . . . . . . 0,42 . . . . 0,40 0,41Al2 O3 13,15 9,75 11,38 11,31 7,57 10,63Fe2 O3 2,48
1,23 0,82 3,54 2,90 2,12Fe O . . . . 1,63 0,72 1,30 1,22Mn O 0,70 . . . . 0,05 T . . . . 0,25Mg O T 0,19 0,72 0,24 0,04 0,23Ca O 3,09 0,15 1,69 1,53 0,04 1,30Na2 O 3,30 0,50 2,45 2,34 0,63 1,84K2 O 5,43 5,27 3,35 6,16 4,75 4,99H2 O +
A. Portland stone, Triassic (Merrill, 1891).B. Torridon sandstone, Preeambrian (Mackie, 1905).C. Torridonian arkose (avg. of 3 analyses) (Kennedy, 1951).D. Lower Old Red Sandstone, Devonian (Mackie, 1905).E. Sparagmite (unmetamorphosed) (Barth, 1938).F. Average of A – E, inclusive.a)
. Loss of ignition.
10
2.1.1.2. Komposisi Kimia Karbonat
Batuan karbonat yang dimaksud dalam bahasan ini adalah limestone,
dolomite, dan yang bersifat diantara keduanya. Limestone adalah istilah
yang biasa dipakai untuk kelompok batuan yang mengandung paling
sedikit 80 % calcium carbonate atau magnesium. Istilah limestone juga
dipakai untuk batuan yang mempunyai fraksi karbonat melebihi unsur
non-karbonatnya. Pada limestone fraksi disusun terutama oleh mineral
calcite, sedangkan pada dolomite mineral penyusun utamanya adalah
mineral dolomite.
Tabel II.6.Komposisi Kimia Limestone 3)
M I N E R A L A B C D E FSi O2 5,19 0,70 7,41 2,55 1,15 0,09Ti O2 0,06 . . . . 0,14 0,02 . . . . . . . .Al2 O3 0,81 0,68 1,55 0,23 0,45
0,11Fe2 O3 0,540,08 0,70 0,02 . . . .
Fe O . . . . 1,20 0,28 0,26Mn O 0,05 . . . . 0,15 0,04 . . . . . . . .Mg O 7,90 0,59 2,70 7,07 0,56 0,35Ca O 42,61 54,54 45,44 45,65 53,80 55,37Na2 O 0,05 0,16 0,15 0,01
0,07. . . .
K2 O 0,33 None 0,25 0,03 0,04H2 O + 0,56 . . . . 0,38 0,05 0,69
(CaO), 3 % potasium oxide (K2), 1 % sodium oxide (Na2), dan 5 % air
(H2O). Sisanya adalah metal oxide dan anion seperti terlihat pada Tabel
II.8.
Tabel II.8. Komposisi Kimia Shale 3)
M I N E R A L A B C D E FSi O2 58,10 55,43 60,15 60,64 56,30 69,96Ti O2 0,54 0,46 0,76 0,73 0,77 0,59Al2 O3 15,40 13,84 16,45 17,32 17,24 10,52Fe2 O3 4,02 4,00 4,04 2,25 3,83
3,47Fe O 2,45 1,74 2,90 3,66 5,09Mn O . . . . T T . . . . 0,10 0,06Mg O 2,44 2,67 2,32 2,60 2,54 1,41Ca O 3,11 5,96 1,41 1,54 1,00 2,17Na2 O 1,30 1,80 1,01 1,19 1,23 1,51K2 O 3,24 2,67 3,60 3,69 3,79 2,30H2 O +
5,003,45 3,82 3,51 3,31 1,96
H2 O – 2,11 0,89 0,62 0,38 3,78P2 O3 0,17 0,20 0,15 . . . . 0,14 0,18C O2 2,63 4,62 1,46 1,47 0,84 1,40S O3 0,64 0,78 0,58 . . . . 0,28 0,03Organic 0,80 a 0,69 a 0,88 a . . . . 1,18 a 0,66Misc. . . . . 0,06 b 0,04 b 0,38 c 1,98 c 0,32
T o t a l 99,95 100,84 100,46 99,60 100,00 100,62
A. Average Shale (Clarke, 1924, p.24)B. Composite sample of 27 Mesozoic and Cenozoic shales, HN Stokes, analyst, (Clarke, 1924, p.552).C. Composite sample of 52 Paleozoic shales, HN Stokes, analyst, (Clarke, 1924, p.552).D. Unweighted avrg. of 36 analyses of Slate (29 Paleozoic, 1 Mesozoic, 6 Precambrian)(Eckel, 1904).E. Unweighted avrg. of 33 analyses of Precambrian Slate (Nanz, 1953)F. Composite analyses of 235 samples of Mississippi delta, (Clarke, 1924, p. 509). a. Carbon; b. Ba O; c. Fe S2 .
Dalam keadaan normal, shale mengandung sejumlah besar quartz,
silt, bahkan jumlah ini dapat mencapai 60%. Pada keadaan tertentu,
beberapa shale bisa mengandung silika dengan kandungan tinggi yang
bukan berasal dari silt. Kandungan silika yang berlebihan didapatkan
pada bentuk kristalin quartz yang sangat halus, calcedony atau opal.
Shale yang kaya besi lebih banyak pyrite atau siderit, atau silikat besi,
13
yang kesemuanya itu secara tidak langsung menunjukkan bahwa pada
kondisi lingkungan pengendapan paling tidak terjadi penurunan atau
bahkan kekurangan unsur silika.
2.1.2. Sifat Fisik Batuan Reservoir
2.1.2.1. Porositas
Porositas () didefinisikan sebagai perbandingan antara volume ruang
pori-pori terhadap volume batuan total (bulk volume). Besar-kecilnya porositas
suatu batuan akan menentukan kapasitas penyimpanan fluida reservoir. Secara