Tugas Pak Wahyu

Karakteristik Reservoir (Pengertian Umum)

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

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

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

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

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

Karakteristik Batuan Reservoir 

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

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

Diagram Komponen Penyusun Batuan(Pettijohn, F. J., “Sedimentary Rock”, 1957) 

1. Sifat-Sifat Fisik Batuan Reservoir

Batuan adalah kumpulan dari mineral-mineral, sedangkan suatu mineral dibentuk dari beberapa

ikatan kimia. Komposisi kimia dan jenis mineral yang menyusunnya akan menentukan jenis

batuan yang terbentuk. Batuan reservoir umumnya terdiri dari batuan sedimen, yang berupa

batupasir dan karbonat (sedimen klastik) serta batuan shale (sedimen non-klastik) atau kadang-

kadang vulkanik. Masing-masing batuan tersebut mempunyai komposisi kimia yang berbeda,

demikian juga dengan sifat fisiknya. Pada hakekatnya setiap batuan dapat bertindak sebagai

batuan reservoir asal mempunyai kemampuan menyimpan dan menyalurkan minyak bumi.

Komponen penyusun batuan serta macam batuannya dapat dilihat pada Gambar 1.

1.1. Porositas (∅)

Dalam reservoir minyak, porositas mengambarkan persentase dari total ruang yang tersedia

untuk ditempati oleh suatu cairan atau gas. Porositas dapat didefinisikan sebagai perbandingan

antara volume total pori-pori batuan dengan volume total batuan per satuan volume tertentu,

yang jika dirumuskan :

Dimana :∅ = Porositas absolute (total), fraksi (%)

Vp = Volume pori-pori, cc

Vb = Volume batuan (total), cc

Vgr = Volume butiran, cc

1.2. Permeabilitas ( k )

Permeabilitas didefinisikan sebagai ukuran media berpori untuk meloloskan/melewatkan fluida.

Apabila media berporinya tidak saling berhubungan maka batuan tersebut tidak mempunyai

permeabilitas. Oleh karena itu ada hubungan antara permeabilitas batuan dengan porositas

efektif.

Sekitar tahun 1856, Henry Darcy seorang ahli hidrologi dari Prancis mempelajari aliran air yang

melewati suatu lapisan batu pasir. Hasil penemuannya diformulasikan kedalam hukum aliran

fluida dan diberi nama Hukum Darcy. Dapat dilihat pada gambar 2 dibawah :

Besaran permeabilitas satu darcy didefinisikan sebagai permeabilitas yang melewatkan fluida

dengan viskositas 1 centipoises dengan kecepatan alir 1 cc/det melalui suatu penampang dengan

luas 1 cm2 dengan penurunan tekanan 1 atm/cm. Persamaan 4 Darcy berlaku pada kondisi :

1. Alirannya mantap (steady state)

2. Fluida yang mengalir satu fasa

3. Viskositas fluida yang mengalir konstan

4. Kondisi aliran isothermal

5. Formasinya homogen dan arah alirannya horizontal

6. Fluidanya incompressible

1.3. Saturasi

Saturasi adalah perbandingan antara volume pori-pori batuan yang terisi fluida formasi tertentu

terhadap total volume pori-pori batuan yang terisi fluida atau jumlah kejenuhan fluida dalam

batuan reservoir per satuan volume pori. Oleh karena didalam reservoir terdapat tiga jenis fluida,

maka saturasi dibagi menjadi tiga yaitu saturasi air (Sw), saturasi minyak (So) dan saturasi gas

(Sg),

1.4. Resistiviti

Batuan reservoir terdiri atas campuran mineral-mineral, fragmen dan pori-pori. Padatan-padatan

mineral tersebut tidak dapat menghantarkan arus listrik kecuali mineral clay. Sifat kelistrikan

batuan reservoir tergantung pada geometri pori-pori batuan dan fluida yang mengisi pori. Minyak

dan gas bersifat tidak menghantarkan arus listrik sedangkan air bersifat menghantarkan arus

listrik apabila air melarutkan garam.

Arus listrik akan terhantarkan oleh air akibat adanya gerakan dari ion-ion elektronik. Untuk

menentukan apakah material didalam reservoir bersifat menghantar arus listrik atau tidak maka

digunakan parameter resistiviti. Resistiviti didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu material

untuk menghantarkan arus listrik

1.5. Wettabiliti

Wettabiliti didefinisikan sebagai suatu kemampuan batuan untuk dibasahi oleh fasa fluida atau

kecenderungan dari suatu fluida untuk menyebar atau melekat ke permukaan batuan. Sebuah

cairan fluida akan bersifat membasahi bila gaya adhesi antara batuan dan partikel cairan lebih

besar dari pada gaya kohesi antara partikel cairan itu sendiri. Tegangan adhesi merupakan fungsi

tegangan permukaan setiap fasa didalam batuan sehingga wettabiliti berhubungan dengan sifat

interaksi (gaya tarik menarik) antara batuan dengan fasa fluidanya.

Dalam sistem reservoir digambarkan sebagai air dan minyak atau gas yang terletak diantara

matrik batuan.

Gambar 3 memperlihatkan sistem air-minyak yang kontak dengan benda padat, dengan sudut

kontak sebesar θ. Sudut kontak diukur antara fluida yang lebih ringan terhadap fluida yang lebih

berat, yang berharga 0o – 180o, yaitu antara air dengan padatan

1.6. Tekanan Kapiler (Pc)

Tekanan kapiler pada batuan berpori didefinisikan sebagai perbedaan tekanan antara fluida yang

membasahi batuan dengan fluida yang bersifat tidak membasahi batuan jika didalam batuan

tersebut terdapat dua atau lebih fasa fluida yang tidak bercampur dalam kondisi statis.

Fluida Reservoir

Fluida reservoir, campuran senyawa hidrokarbon yg t’bentuk & berada secara alami di alam kerak bumi (reservoir). Dalam kandungan HC t’sebut sering juga terdapat senyawa-senyawa lainnya seperti sulfur, oksigen, nitrogen yg terikat dgn atom carbon & hydrogen, selain itu jg t’dapat senyawa nonHC lainnya seperti H2S, CO2, N2, logam berat & air

Fluida reservoir diklasifikasi berdasarkan beberapa parameter yaitu:

GOR pada saat awal produksi

API Gravity

Warna dari fluida ketika di stock tank

Berikut ini tabel matriks klasifikasi fluida Reservoir

Dari tabel diatas diketahui bahwa jenis fluida reservoir adalah sebagai berikut:

1. Black Oil

Fluida terdiri dari rantai hidrokarbon yang besar, berat dan tidak mudah menguap. Hal ini dapat dilihat dari diagram fasanya (Gambar 1), pada diagram fasa tersebut dapat dilihat bahwa Temperatur Kritis (Tc) lebih besar daripada Temperatur reservoir (Tr). Pada saat Pr lebih tinggi dari Pb, fluida dalam kondisi tak jenuh (undersaturated) dimana pada kondisi ini minyak dapat mengandung banyak gas. Ketika tekanan reservoir (Pr) turun dan dibawah tekanan gelembung (Pb) maka fluida akan melepaskan gas yang dikandungnya dalam reservoir

Gambar 1

2. Volatile Oil

Terdiri dari rantai hidrokarbon ringan dan intermediate sehingga mudah menguap. Temperatur kritis (Tc) lebih kecil daripada black oil bahkan hampir sama dengan Temperatur reservoirnya (Tr). Rentang harga temperatur cakupannya lebih kecil dibandingkan black oil. Penurunan sedikit tekanan selama masa produksi akan mengakibatkan pelepasan gas cukup besar di reservoir.

Gambar 2

3. Retrograte Gas , Pada kondisi awal reservoir fluida berbentuk fasa gas, dengan seiring penurunan tekanan reservoir maka gas akan mengalami pengembunan dan terbentuklah cairan direservoir. Diagram fasa dari retrograde gas (Gamabr 3) memiliki temperatur kritik lebih kecil dari temperatur reservoir dan cricondentherm lebih besar daripada temperatur reservoir. Cairan yang diproduksi inilah yang disebut dengan gas kondensat.

Gambar 3

4. Wet Gas

Wet gas terjadi semata-mata sebagai gas di dalam reservoir sepanjang penurunan tekanan reservoir. Jalur tekanan, garis 1-2, tidak masuk ke dalam lengkungan fasa (Gambar 4). Maka dari itu, tidak ada cairan yang terbentuk di dalam reservoir. Walaupun demikian, kondisi separator berada pada lengkungan fasa, yang mengakibatkan sejumlah cairan terjadi di permukaan (disebut kondensat).

Kata “wet” (basah) pada wet gas (gas basah) bukan berarti gas tersebut basah oleh air, tetapi mengacu pada cairan hidrokarbon yang terkondensasi pada kondisi permukaan.

Gambar 4

5. Dry Gas

Dry gas terutama merupakan metana dengan sejumlah intermediates. Gambar 5 menunjukkan bahwa campuran hidrokarbon semata-mata berupa gas di reservoir dan kondisi separator permukaan yang normal berada di luar lengkungan fasa. Maka dari itu, tidak terbentuk cairan di permukaan. Reservoir dry gasbiasanya disebut reservoir gas.

Gambar 5

SIFAT FISIK GAS

Ciri-ciri Gas Ideal :

1. Mempunyai volume yang dapat diabaikan jika dibandingkan dengan volume fluida

keseluruhan.

2. Tidak mempunyai tenaga tarik-menarik maupun tolak menolak antara sesame

molekulnya ataupun antara molekul dengan dinding wadah.

3. Tumbukkan antara molekul-molekulnya bersifat lenting sempurna, sehingga tidak

terjadi kehilangan tenaga akibat tumbukkan tersebut.

Gas hidrokarbon pada P dan T standar

1. Hukum Boyle

V = 1/P atau PV konstan

2. Hukum Charles

V/T konstan bila P konstan

3. Hukum Avogadro yang menyatakan bahwa pada kondisi tekanan dan temperature

yang sama, suatu volume yang sama dari gas-gas ideal berisi molekul-molekul

dengan jumlah sama pula.

1 lbmol gas ideal = 2,73.1026 molekul

1 lbmol gas ideal = 379,4 cuft pada 60oF dan 14,7 psi

Berdasarkan hukum-hukum di atas dapat dibuat persamaan umum untuk gas ideal :

P.V = m/M.R.T atau P.V = n.R.T

Dimana :

P = Tekanan gas ideal

V = Volume gas ideal

T = Temperatur absolute

M = Berat molekul gas ideal

R = Konstanta gas

R = 82,06 (atm, cc/gr-mol), oK

R = 0,08206 (atm, lt/gr-mol), oK

R = 10,73 (psi, cc/gr-mol), oR

n = Jumlah molekul gas ideal yang ada

Sifat Fisik Gas

No

.

Sifat Gas Pengertian

1. Faktor

Kompresibilitas

Gas

(Z)

perbandingan volume gas

sebenarnya dengan volume gas ideal

pada kondisi P dan T yang sama.

2. Specific

Gravity

(SG)

Perbandingan densitas gas atau

campuran gas yang bersangkutan

dengan densitas udara pada kondisi

P dan T yang sama.

3. Densitas Gas

(ρ¿¿ g)¿

Perbandingan antara berat molekul

gas dengan volume gas itu sendiri

dan juga dipengaruhi oleh P & T itu

sendiri.

4. Viskositas Gas

(μg)

Tahanan fluida terhadap aliran

5. Faktor Volume

Formasi Gas

(Bg)

Perbandingan antara volume gas

pada kondisi reservoir dengan kondisi

standart.

Pada tekanan dan temperature rendah, gas hidrokarbon juga memenuhi

hukum-hukum campuran gas ideal, antara lain :

1. Hukum Dalton (tekanan parsial)

P = ∑Pi = ∑yi.P

Dimana :

P = Tekanan campuran gas

Pi = Tekanan parsial komponen gas ke-1

Yi = Fraksi mol komponen gas ke-1

2. Hukum Amogat (volume parsial)

V = ∑Vi = ∑yi.V

Dimana :

V = Volume campuran gas

Vi = Volume parsial komponen gas ke-1

Yi = Fraksi mol komponen gas ke-1

Karena campuran gas terdiri atas beberapa gas murni yang mempunyai berat

molekul yang berbeda-beda, maka untuk campuran gas berat molekulnya

disebut berat molekul tampak (apparent molecular weight) yang dapat dinyatakan

dengan :

Ma = ∑yi.Mi

Specific gravity suatu gas/campuran gas adalah perbandingan densitas (ρ)

gas/campuran gas yang bersangkutan dengan densitas udara pada kondisi

tekanan dan temperature yang sama. Untuk suatu gas murni :

γg = ρg/ρu

Bila gas murni dan udara dianggap gas ideal maka :

γg = Mg/Mu = Mg/29

Berdasarkan persamaan di atas, maka untuk setiap campuran gas dapat

ditulis persamaan :

γg = Ma/Mu = Ma/29

Dimana :

γg = Specfic gravity gas atau campuran gas pada kondisi standar

ρg = Densitas gas murni

Mg = berat mol gas murni

Ma = Berat mol campuran gas

Mu = Berat mol udara, biasanya diambil harga 2

Gas hidrokarbon pada P dan T tinggi

Pada kondisi tekanan dan temperature tinggi, gas hidrokarbon tidak sesuai lagi

dengan gas ideal, sehingga gas hidrokarbon merupakan gas non-ideal atau gas nyata.

1. Persamaan Van Der Waals

(P + n2a/v2)(v – nb) = n.R.T

Harga n2a/v2 merupakan harga koreksi terhadap tekanan gas ideal kepada dinding

wadah, sedangkan nb merupakan koreksi terhadap volume gas akibat volume

molekul gas. Konstanta a dan b untuk beberapa senyawa hidrokarbon dapat dilihat

pada table.

2. Persamaan Keadaan Benedict-Web-Rubin

P = RT/Vm + (BoRT – Ao – Co/T2)/Vm2 + (bRT – a)/Vm3 + aα/Vm6 + c/T2Vm3 (1 +

γ/Vm3Exp(-γ/Vm2)

Untuk Bo, Ao, Co, a, b, c, α, dan γ adalah konstanta-konstanta dari gas murni yang

merupakan fungsi dari komposisi campuran gas.

Untuk gas campuran, maka harga konstanta-konstanta tersebut harus dicari dengan

persamaan :

Ao = (∑yi.Aoi0,5)2

Bo = ∑yi.Boi

Co = (∑yi.Coi0,5)2

a = (∑yi.ai0,3)3

b = (∑yi.bi0,3)3

c = (∑yi.ci0,3)3

α = (∑yi. αi0,3)3

γ = (∑yi. γi0,5)2

TUGAS MATA KULIAH

TEKNOLOGI MIGAS

OLEH :

RIZALDI SAPUTRA

1031311051

JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BANGKA BELITUNG