IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.5. Formulasi Surfaktan MES pada Proses Enhanced Oil Recovery
4.5.2. Penentuan Salinitas Optimal
Untuk mendapatkan nilai tegangan antarmuka minyak-air yang sangat rendah diperlukan salinitas yang optimal (Healy dan Red, 1974). Optimal dalam arti kata mampu memberikan penurunan nilai tegangan antarmuka terendah. Berdasarkan hal tersebut maka penentuan salinitas optimal dilakukan untuk melihat sejauh mana pengaruh salinitas terhadap kinerja surfaktan MES yang dihasilkan. Salinitas air injeksi yang digunakan adalah sekitar 7300 ppm, yang kemudian pada pengujian salinitas optimal dilakukan penambahan garam. Berdasarkan pengujian yang dilakukan terlihat bahwa surfaktan MES yang dihasilkan relatif tahan terhadap salinitas tinggi dengan kisaran nilai tegangan antarmuka minyak-air 1,63x10-2 hingga 8,30x10-3 dyne/cm. Rekapitulasi hasil analisis penentuan salinitas optimal disajikan pada Lampiran 15. Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa salinitas tidak berpengaruh nyata terhadap nilai
tegangan antarmuka. Sidik ragam hasil analisa tegangan antarmuka pada beberapa taraf salinitas disajikan pada Lampiran 16. Grafik nilai tegangan antarmuka minyak-air injeksi setelah penambahan larutan MES pada berbagai salinitas disajikan pada Gambar 26.
0.0E+00 2.0E-03 4.0E-03 6.0E-03 8.0E-03 1.0E-02 1.2E-02 1.4E-02 1.6E-02 1.8E-02 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000 Salinitas (ppm) T e ga nga n A nt a rm uk a ( dy n e /c m )
Gambar 26. Tegangan antarmuka minyak-air injeksi setelah penambahan larutan MES pada berbagai salinitas
Berdasarkan Gambar 26 terlihat bahwa penurunan nilai tegangan antarmuka yang cukup besar diperoleh setelah dilakukan penambahan konsentrasi NaCl pada larutan surfaktan MES. Nilai tegangan antarmuka larutan surfaktan sebelum penambahan NaCl adalah 1,63x10-2 dyne/cm, dan berubah menjadi
8,92x10-3 dyne/cm pada konsentrasi NaCl 5000 ppm. Abu-Sharkh (2003)
menyatakan bahwa penurunan nilai tegangan antarmuka yang sangat tajam dapat diperoleh melalui peningkatan konsentrasi NaCl. Penurunan nilai tegangan antarmuka yang terjadi setelah penambahan NaCl dapat dijelaskan sebagai berikut : larutan NaCl selain merupakan eletrolit kuat yang bila terlarut dalam air akan terurai sempurna menjadi ion Na+ dan Cl-, juga mempunyai gerak brown di permukaan yang lebih besar dari gerak brown pada air (Bowles, 1984). Gerak brown ialah gerakan partikel-partikel koloid yang senantiasa bergerak lurus tapi tidak menentu (gerak acak/tidak beraturan). Partikel-partikel suatu zat senantiasa bergerak, dan gerakan tersebut dapat bersifat acak seperti pada zat cair dan gas.
83
Kondisi ini ditambah dengan keberadaan ion-ion elektrolit kuat menambah gaya tarik antar partikel sehingga ikatan antar partikel menjadi lebih rapat dan semakin kuat. Larutan surfaktan menjadi semakin misscible dengan fluida reservoir yang diujikan yang ditunjukkan dengan semakin rendahnya tegangan antarmuka antar fluida (minyak-air).
Pada Gambar 26 terlihat bahwa pada salinitas 15.000 ppm merupakan salinitas optimal untuk menurunkan nilai tegangan antarmuka minyak-air akibat penggunaan surfaktan MES. Pada konsentrasi 15.000 ppm, elektrolit dari NaCl yang ditambahkan mampu menstabilkan mikroemulsi sehingga tegangan antarmuka terendah dapat dicapai. Penambahan salinitas lebih tinggi dari 15.000 ppm tidak menyebabkan nilai tegangan antarmuka surfaktan MES menjadi lebih rendah daripada nilai yang dicapai pada 15.000 ppm. Sebagaimana dinyatakan oleh Healy dan Reed (1974) bahwa peningkatan salinitas yang lebih tinggi dari kondisi salinitas optimal akan menyebabkan peningkatan nilai IFT. Meskipun nilai tegangan antarmuka minyak-air akibat penggunaan surfaktan MES berfluktuasi namun kecenderungan yang terlihat adalah terjadi penurunan meskipun tidak akan lebih rendah daripada nilai pada salinitas optimal. Hal ini disebabkan karena penambahan konsentrasi NaCl memiliki batasan, dimana dengan semakin meningkatnya NaCl yang ditambahkan maka akan membentuk HCl dan RSO3Na sehingga menjadi zat bukan aktif permukaan dan akibatnya tidak dapat menurunkan tegangan antarmuka minyak-air.
Peningkatan salinitas berdampak pada peningkatan densitas larutan
surfaktan MES sebagaimana terlihat pada Gambar 27. Penambahan air injeksi menghasilkan larutan MES 0,3% dengan nilai densitas 0,9907 g/cm3,
terjadi kenaikan densitas dibandingkan densitas surfaktan MES sebesar 0,9769 g/cm3, dan pada penambahan salinitas kelipatan 5000 ppm dihasilkan densitas
dengan kisaran nilai 0,9959 hingga 1,0328 g/cm3. Hasil sidik ragam
menunjukkan bahwa salinitas berpengaruh sangat nyata terhadap nilai densitas (Lampiran 16). Semakin banyak penambahan konsentrasi NaCl yang dilakukan semakin tinggi nilai densitas yang dihasilkan. Peningkatan densitas larutan surfaktan ini berimplikasi pada makin meningkatnya perbedaan densitas antara minyak dan larutan surfaktan pada saat pengukuran nilai tegangan antarmuka
menggunakan Spinning Drop Tensiometer. Perbedaan densitas (density difference) antara dua fasa ini menyebabkan nilai tegangan antarmuka yang terukur menjadi makin meningkat dengan mengikuti persamaan Y = ¼ x ω2 x D3 x ∆p, dengan syarat : (L/D >= 4), dimana y = tegangan antarmuka (dyne/cm), ω = kecepatan angular (s-1), D = radius droplet pada axis (cm) dan ∆p = perbedaan densitas antara dua fasa (g/cm3).
0.96 0.97 0.98 0.99 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000 Salinitas (ppm) D ensi tas ( g /cm 3)
Gambar 27. Densitas larutan MES dan air injeksi pada berbagai salinitas
Peningkatan salinitas ternyata berdampak pada nilai pH yang cenderung mengalami penurunan sebagaimana terlihat pada Gambar 28. Sebelum penambahan garam nilai pH larutan MES 0,3% dalam air injeksi adalah 9,27. Nilai ini kemudia mengalami penurunan hingga diperoleh pH 8,95 pada salinitas 60.000 ppm. Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa salinitas tidak berpengaruh terhadap nilai pH (Lampiran 16).
Secara umum, penambahan salinitas berdampak pada kecenderungan peningkatan nilai viskositas larutan surfaktan MES baik pada suhu pengukuran 30 maupun 70 oC. Pada suhu 30 oC viskositas larutan surfaktan MES pada berbagai salinitas berkisar 1,02 hingga 1,25 cP, dan pada suhu 70 oC berkisar 0,63 hingga 0,71 cP. Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa salinitas tidak berpengaruh terhadap nilai viskositas larutan surfaktan pada suhu pengukuran 30 dan 70 oC (Lampiran 16). Peningkatan viskositas larutan surfaktan MES pada penambahan
85
garam untuk suhu 30 dan suhu 70 oC disajikan pada Gambar 29. Bila
dibandingkan nilai viskositas antara pengukuran suhu 30 dan 70 oC pada kondisi salinitas yang sama, terlihat bahwa semakin tinggi suhu pengukuran maka nilai viskositas mengalami penurunan, sebagaimana disebutkan oleh Abu-Sharkh et al. (2003). Viskositas berkorelasi linier terhadap suhu dan karakteristik lainnya seperti fluiditas, tegangan permukaan, sebagaimana disebutkan oleh Fisher (1998). 8.70 8.80 8.90 9.00 9.10 9.20 9.30 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000 Salinitas (ppm) pH
Gambar 28. Nilai pH larutan MES dan air injeksi pada berbagai salinitas 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000 Salinitas (ppm) V isko si ta s (cP ) 30 oC 70 oC