TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Teoritical injeksi polimer ( polimer flooding)
2.2.1 Karakteristik Injeksi Polimer
A. Shear rate
Terdapat dua type aliran fluida yaitu newtonian dan non – newtonian yang membedakan kedua type tersebut adalah viskositas, shear stress, velocity-
gradient atau share rate [2][12][18][23]. Memiliki formulasi
……….……….……….. (2.5)
Keterangan :
µ : Viscosity, cp.
γ : Gardient velocity atau shear rate.
Gambar 2.7 Polimer flooding efek[1]
Dari Gambar 2.8 dan juga dari rumus 2-5 terlihat perbedaan yang paling mendasar yaitu [2][8] ][15][18][31][48]
Newtonian fluid memiliki nilai viskositas tetap dan tidak berubah terhadap
shear rate dan shear stress.
Non – newtonian memiliki nilai viskositas yang tidak tetap atau variatif terhadap shear rate dan shear stress.
Pada Gambar 2.8 shear thinning non – newtonian fluid merupakan contoh percobaan dari variasi konsentrasi polimer terhadap viskositas (cp) terhadap shear rate, terlihat nilai newtonian pada garis berarsir berwarna kuning dan hijau, sedangkan nilai non – newtonian terdapat di tengah kedua garis tersebut [10].
Gambar 2.8 Shear rate Non – Newtonian Fluids [10]
Shear rate dapat diketahui dengan percobaan di laboratorium dengan menggunakan brookfield viscometer [1][4].
B. Polimer Adsorption
Efek dari injeksi polimer adalah adsorption efek, hal ini disebabkan oleh adanya penyerapan dari zat – zat didalam fluida oleh permukaan padatan sehingga terjadi perubahan komposisi dalam fluida tersebut dapat menghasilkan padatan baru yang terjadi di pori batuan [34] [36].
Adsorption ini terjadi dikarenakan beberapa hal yaitu polimer yang digunakan, komposisi batuan, salinitas, kadar kekerasan batuan, suhu, konsentrasi dari polimer [1] [3] [4] [10]. Secara umum penyerapan polimer (adsorption) dapat dirumuskan menggunakan [4].
A
...………..… (2.6) Keterangan:A : Polymer adsorption, microgram / gram of solid (µ g/g).
Ws : Weight of solid, g .
We : Weight of polymer solution,g .
Ci : Initial polymer concentration, ppm .
Cf : Final polymer concentration, ppm.
Metode ini dikenal sebagai metode statis adsorption dengan hasil awal yang cukup baik. Metode lainya menggunakan tracer injection ketika diinjeksikan
bersamaan dengan polimer sehingga dapat menghitung nilai adsorption dan
retention disebut juga metode dinamis [40]
C. Polimer retention
Gambar 2.9. Polymer retention mechanisms in porous media [7] [34]
Polimer retention terjadi di karenakan adsorption dari batuan dan terjebak dengan ukuran molecular weight didalam pori batuan [1][2][10]. Sehingga semakin besar konsentrasi polimer maka akan semakin besar juga nilai retention dikarenakan adanya peningkatan dari molecular weight [3]. Gambar 2.9 merupakan mekanisme terjadinya retention yaitu adsorbed polimer, mechanically entrapped ( terjadi karena pori batuan yang menyempit, hydrodynamically trapped polimer ( terjadi di zona yang tidak ada aliran fluida atau stagnant zone) [7] [34]. Nilai polimer retention sangat di pengaruhi oleh [1] permeability, surface area, resevoir properties (sand stone, carbonate, minerals, atau clays),
Kandungan dari resevoir fluid (salinitas), molecular weight dari polimer dan volum pori batuan yang tidak dapat di akses oleh polimer solution.
Perbedaan ukuran molecular weight polimer yang besar di dalam pori batuan dapat menyebabkan pengecilnya aliran yang terjadi di pori batuan, sehingga aliran polimer tidak sampai pada pori batuan tersebut, hal ini di sebut dengan inaccessible pore volume [1][2][10].
Serta efek tersebut menyebabkan perubahan nilai mobility ratio (M). Nilai
polimer retention sangat berhubungan dengan resistance factor dan permeability reduction ( Rk)
D. Permeability reduction (Rk)
Akibat adanya adsorption atau penyerapan zat kimia didalam porus batuan menyebabkan terbentuknya padatan sehingga menyebabkan permeabilitas reduction ( Rk) dengan kata lain jika berkuranganya volum pori batuan akan menghambat laju alir [1] [16] [47]. Pengertian diatas dapat kita rumuskan menjadi [1] [24]
...……… (2.7)
Rk : Permebility reduction.
Kw : Permeabilitas water,mD.
E. Resistance factor
Resistance factor adalah sebuah ukuran dimana mengukur kenaikan variasi dari viskositas dan kenaikan permeabilitas yang kan menyebabkan
resistance atau tahanan atau hambatan [1] [2][47]. Adapun formulasi umum untuk keadaan ini adalah
………...… (2.8)
Keterangan :
Rr : Nilai dari resistance atau tahanan .
Rk : Permeabilitas reduction.
µp : Viskositas polimer, cp.
µw : Viskositas water , cp.
F. Salinitas Efek
Salinitas adalah kadar keasinan atau garam ( NaCl ) dari suatu fluida, Besaran nilai salinitas juga diukur dengan total disolve solid ( TDS) ataupun dengan spectrophotometer.
Nilai tersebut akan mempengaruhi optimalisasi polimer flooding
[3][15][23]. Salah satu parameter yang terpengaruh akibat adanya salinitas efek adalah viskositas.
Gambar 2.10 Grafik viskositas Vs konsentrasi salinitas dengan HPAM polimer
( Synthetic polimer) [15].
Gambar grafik 2.10 viskositas sangat terpengaruh pada salinitas dari
fluida, untuk menjaga kestabilan dari reaksi kimia maka konsentrasi polimer akan dinaikan seiring bertambahnya nilai salinitas, efek dari besaran nilai salinitas akan berpengaruh pada viskositas, semakin besar salinitas maka semakin cepat penurunan viskositas.
G. Uji thermal
Kondisi suhu yang stabil akan sangat berpengaruh pada polimer
molecular, semakin tinggi suhu atau panas akan mengalami perubahan secara kimiawi maupun physical, hal ini terjadi karena panas dapat menyebabkan ikatan
- ikatan element molecular pada polimer akan lepas atau tidak saling terikat [21] [23]. Suhu rata rata polimer adalah 50°C – 90 °C tergantung konsentrasi dari polimer dan karakteristik resevoirfluida [23].
Tabel 2.2 Thermal degradation of hydrolysed polyacrylamides under anaerobic condition [23].
Tabel 2.2 kestabilan dari polimer berada di suhu 50 °C lebih dari suhu tersebut polimer akan mengalami degradation dan pada suhu tersebut memiliki waktu yang paling lama stabil yaitu lebih dari 1 tahun, peningkatan temperatur menyebabkan nilai waktu degradation semakin cepat. Lebih dari 90 °C
degradation 50 % lebih.
H. Polimer slug
Slug secara terminology adalah ukuran pergerakan suatu fluida, sehingga polimer slug adalah ukuran pergerakan dari polimer injeksi [23].
Pada Gambar 2.11 mekanisme injeksi polimer didalam resevoir, langkah pertama dengan menginjeksikan polimer slug, langkah kedua menginjeksikan
Gambar 2.11 Polimer slug ss injection water [23]
Ukuran umum yang digunakan untuk polimer slug adalah PV ( pore volum), PV adalah ratio dari pori batuan suatu material di udara dengan total pori batuan keseluruhan atau perbandingan volum poribatuan di udara ( VA) dengan total volum pori secara keseluruhan ( VT) PV % = VA / VT [14].
Mekanisme penjabaran nilai PV dalam laboratorium adalah nilai volum
out dari brine yang keluar ketika core telah di saturasi dengan brine dan di injeksikan dengan minyak ( oil saturation) [12] [23][48], hal tersebut merupakan nilai 1 PV. Setiap larutan polimer dan variasi dari core akan memiliki nilai 1 PV yang berbeda dikarenakan perbedaan dari core sample properties, nilai 1 PV satuan menjadi dimensionless [12].