SIFATAT-SIF-SIFAT FLUIDA AT FLUIDA HIDROKAHIDROKARBONRBON
7.1 Umum 7.1 Umum
Salah satu dari elemen-elemen kunci pada analisis dan prakiraan perilaku
Salah satu dari elemen-elemen kunci pada analisis dan prakiraan perilaku
reservoar minyak adalah karakter sifat-sifat
reservoar minyak adalah karakter sifat-sifat fifisikasikaflfluida reservoar dan variasi-uida reservoar dan
variasi-variasi sifatnya selama proses eksploatasi. Fluida reservoar minyak adalah
variasi sifatnya selama proses eksploatasi. Fluida reservoar minyak adalah
campuran yang sangat kompleks dari senyawa hidrokarbon yang muncul
campuran yang sangat kompleks dari senyawa hidrokarbon yang muncul
secara alami di dalam batuan berpori berada dekat perm
secara alami di dalam batuan berpori berada dekat permukaan atau bisa sampaiukaan atau bisa sampai
ribuan kaki dalamnya. Senyawa tersebut dapat ditemukan dalam bentuk gas,
ribuan kaki dalamnya. Senyawa tersebut dapat ditemukan dalam bentuk gas,
cair atau padat, tergantung pada komposisi kimia dan tekanan-temperatur
cair atau padat, tergantung pada komposisi kimia dan tekanan-temperatur
pada kemunculannya.
pada kemunculannya.
7.2 Komposisi Minyak 7.2 Komposisi Minyak
Komposisi kimia endapan minyak ini sangat bervariasi tergantung tempat
Komposisi kimia endapan minyak ini sangat bervariasi tergantung tempat
dan kedalamannya. Namun secara umum, endapan-endapan tersebut
dan kedalamannya. Namun secara umum, endapan-endapan tersebut
mempunyai kemiripan, terutama terdiri dari hidrogen dan karbon dengan
mempunyai kemiripan, terutama terdiri dari hidrogen dan karbon dengan
sedikit sulfur, nitrogen, dan oksigen. Kalau dipecah menjadi material-material
sedikit sulfur, nitrogen, dan oksigen. Kalau dipecah menjadi material-material
elemennya, maka hampir semua endapan minyak menunjukkan hasil analisis
elemennya, maka hampir semua endapan minyak menunjukkan hasil analisis
seperti berikut: seperti berikut: E ELLEEMMEENN PPEERRSSEEN N BBEERRAATT Karbon Karbon 84,00 84,00 - - 87,0087,00 Hidrogen Hidrogen 11,00 11,00 - - 14,0014,00 Sulfur Sulfur 0,05 0,05 - - 4.004.00 Nitrogen Nitrogen 0,01 0,01 - - 2,002,00 O Okkssiiggeenn 00,,110 0 - - 22,,0000 Tabel 7.1 Tabel 7.1 Komposisi minyak Komposisi minyak
Komposisi kimia setiap endapan bisa sesederhana gas alam kering yang
Komposisi kimia setiap endapan bisa sesederhana gas alam kering yang
terutama terdiri dari beberapa hidrokarbon para
terutama terdiri dari beberapa hidrokarbon parafifin dengan sedikit nitrogen,n dengan sedikit nitrogen,
karbon dioksida, dan hidrogen sul
karbon dioksida, dan hidrogen sulfifida sampai sekompleks minyak mentah beratda sampai sekompleks minyak mentah berat
yang berbeda-beda terdiri dari ratusan para
yang berbeda-beda terdiri dari ratusan parafifinik, naftanik, dan hidrokarbonnik, naftanik, dan hidrokarbon
aromatik dengan nitrogen, sulfur, dan radikal oksigen yang kompleks. Dalam
aromatik dengan nitrogen, sulfur, dan radikal oksigen yang kompleks. Dalam
kasus terakhir tersebut,
kasus terakhir tersebut, senyawanya sangat bervariasi sampai-sampasenyawanya sangat bervariasi sampai-sampai belumi belum
ada analisis lengkap komposisi yang dilakukan pada minyak mentah. Sebagai
58 Batuan Inti Penyimpan Minyak dan Gas Bumi contoh, misalnya lebih dari 140 senyawa yang berbeda diidentifikasi dalam conto minyak, tetapi ini hanya mewakili sekitar 14% volume conto. Contoh lain, ada sekitar 260 senyawa sulfur berbeda telah dicoba diidentifiksai pada berbagai minyak mentah.
Minyak muncul secara alami dalam tiga keadaan fisik atau fasa, yaitu sebagai uap atau gas, cair, dan padat. Sering muncul pada keadaan gas dalam reservoar gas alam, sebagai cairan dalam reservoar minyak, dan dalam dua bentuk gas dan cair dalam reservoar tudung-gas. Kadang-kadang muncul sebagai suatu padatan bersama dengan cairan dan/atau gas, dan paling banyak dijumpai hidrokarbon padat atau semi-padat. Walaupun demikian hidrokarbon padat ini, sering disebut sebagai “oil shale” atau “tar sands”, belum dieksploatasi secara komersial, dan posisinya akan menjadi penting manakala endapan gas dan cair telah terkuras habis dan ditinggalkan.
Perilaku produksi reservoar minyak tergantung pada karakter fisik fluida yang diproduksi. Yang paling penting adalah viskositas dan densitas fluida dan kedua sifatnya yang relatif, bila kedua fasa gas dan cair hadir. Yang tidak kalah penting adalah variasi volume fluidanya sebagai fungsi tekanan dan temperatur. Semua sifat-sifat tersebut bisa sangat bervariasi selama masa produksi reservoarnya. Nampak janggal pada sistem fasa tunggal yang berkembang menjadi dua fasa selama eksploatasi, atau fasa kedua, biasanya gas, dianggap sebagai sumber buatan energi reservoar. Perubahan-perubahan fasa yang demikian ini mempengaruhi karakter kinerja fluida, dan selanjutnya membikin semakin kompleks proses karakterisasinya.
Sehubungan dengan kompleksnya sistem tersebut, maka pengertian tentang karakter kinerja fisik fluida reservoar dapat terpenuhi melalui penggunaan berbagai hubungan dan korelasi yang didasarkan pada hukum gas sempurna dan komponen cairan murni, dimodifikasi dengan hubungan empiris dan percobaan yang tepat serta data.
7.3 Perilaku Fasa dan Aliran Fluida
Suatu sistem komponen tunggal, seperti misalnya etana, dapat muncul sebagai cairan atau gas tergantung pada tekanan dan temperatur sistem. Pada Gambar 7.1 diperlihatkan karakteristik fasa pada suatu sistem dan mengenalkan pengertian-pengertian yang diperlukan.
Pada temperatur tertentu dan tekanan tertentu P1, sistem muncul sebagai cairan fasa tunggal. Pada waktu tekanan dikurangi, volume cairan ini akan berkembang secara perlahan sampai pada tekanan P2. Pada titik gelembung, fasa gas akan muncul, dan sistem akan berubah sebagai gas fasa tunggal pada waktu tekanan menjadi lebih rendah lagi turun menjadi P3. Volume sistem akan berkembang secara pesat sewaktu tekanan turun dari P2 ke P3.
Sebaliknya, jika tekanan dinaikkan dari P3 ke P2 di mana cairan terbentuk, dan sistem berubah dari fasa tunggal, uap yang kompresibel menjadi fasa tunggal, cairan sedikit kompresibel. Dalam hal ini, tekanan P2 akan berkaitan dengan tekanan embun sistem.
59 Batuan Inti Penyimpan Minyak dan Gas Bumi
Jika temperatur sistem dinaikkan akan ada kenaikan tekanan-titik gelembung dan titik-embun. Pada temperatur yang ikut naik tersebut tidak ada fasa cair yang dapat diperoleh, dan bila tekanan terus naik, maka tekanan titik-gelembung atau titik-embun tidak ada lagi. Temperatur kritis dari sistem komponen murni dapat diartikan sebagai temperatur di mana di atasnya tidak ada lagi cairan tanpa mempedulikan tekanannya. Begitu juga tekanan kritis adalah tekanan yang dibutuhkan untuk mencairkan sistem pada temperatur kritis.
Pada temperatur tertentu, tekanan uap cairan dapat diartikan sebagai tekanan yang ditimbulkan oleh uap dalam keseimbangan molekuler dengan cairannya. Pada kasus sistem etana murni, seperti pada Gambar 7.1, ini berkaitan dengan tekanan P3 karena hanya pada tekanan ini cairan dan uap ada pada keadaan keseimbangan. Jadi, sistem komponen tunggal dicirikan oleh satu titik-gelembung, titik-embun dan tekanan uap berada di bawah temperatur kritis, dan hanya mempertimbangkan fasa-fasa uap dan cair.
Gambar 7.1
Sistem ko mponen tu nggal (Core Lab, 1975)
Suatu sistem biner dicirikan oleh perbedaan harga gelembung, titik-embun, dan tekanan uap pada setiap temperatur di bawah temperatur kritis. Kondisi ini (Gambar 7.2) dapat dianggap sebagai hasil berbagai kontribusi setiap komponen sistem terhadap sifat-sifat seluruh sistem.
60 Batuan Inti Penyimpan Minyak dan Gas Bumi Masih pada Gambar 7.2, garis dengan temperatur tetap yang diwakili garis dari P2 ke P3 dan diagram lima sel. Dan sistem biner ini mengandung sejumlah propana dan heptana yang tetap. Pada tekanan P1, sistem muncul sebagai cairan fasa tunggal dengan tekanan uap lebih kecil dari P1. Pada saat tekanan diturunkan, uap pertama-kali terlihat pada tekanan P3yang merupakan tekanan titik-gelembung sistem (b). Jumlah cairan perlahan menghilang, sementara jumlah uap bertambah sampai pada tekanan P4 jejak cairan terakhir hilang sama sekali. Jadi, sistem muncul sebagai uap fasa tunggal. Perlu diperhatikan bahwa pada tekanan P3 tepat, uap pertama yang muncul semuanya adalah propana, yang mudah menguap daripada dua kompnen lainnya. Persentase propana tersebut menghilang ketika heptana menguap. Pada tekanan P4dan di bawahnya lagi, komposisi uap persis sama dengan komposisi cairan pada tekanan P2dan di atasnya. Sedangkan pada tekanan P3, komposisi uap dan cairan sama.
Gambar 7.2
61 Batuan Inti Penyimpan Minyak dan Gas Bumi