HASIL UJI KINERJA FORMULA SURFAKTAN
UNTUK OIL WELL CLEANING
Formula surfaktan yang akan digunakan untuk oil well cleaning sebelumnya harus diuji kinerjanya terlebih dahulu sebelum diaplikasikan langsung di lapangan.
Formula surfaktan dengan konsentrasi SMES terbaik dan konsentrasi pelarut xylene, toluene, dan xylene toluene (50:50) terbaik dilihat kinerjanya dalam mengubah sifat kebasahan batuan, pembentukan emulsi, dan ketahanan formula pada suhu panas.
Uji yang dilakukan adalah uji wettability, phase behavior, dan thermal stability.
Thermal stability
Uji ketahanan panas dilakukan dengan memanaskan larutan surfaktan pada suhu reservoir yaitu 121°C selama tiga hari di dalam oven. Setiap hari dilakukan pengamatan terhadap larutan surfaktan dan pengukuran nilai tegangan antarmuka.
Pengamatan ini dilakukan untuk melihat kecendrungan perubahan nilai tegangan antarmuka yang terjadi selama pemanasan pada suhu reservoir berlangsung. Hasil analisis tegangan antarmuka formula surfaktan pada media pembawa solar dan metil ester setelah pengujian thermal stability dapat dilihat pada Gambar 4 dan 5.
Keterangan :
A = Solar + SMES 3% + Xylene 10%
B = Solar + SMES 3% + Toluene 15%
C = Solar + SMES 3% + Xylene Toluene (50:50) 15%
Gambar 4. Grafik pengaruh formula surfaktan setelah pengujian thermal stability pada media pembawa solar
Pengujian stabilitas termal pada formula surfaktan dalam media pembawa solar menunjukkan bahwa nilai IFT ketiga formula mengalami penurunan pada pemanasan hari pertama dan terus menurun pada hari kedua dan ketiga. Pada hari
12
ketiga, formula surfaktan dengan penambahan campuran xylene dan toluen memiliki nilai IFT terendah. Nilai IFT yang dihasilkan larutan surfaktan tersebut pada hari ketiga adalah 5,50E-02 dyne/cm. Sedangkan pada formula surfaktan dengan media pembawa metil ester, hasil IFT setelah uji termal mengalami penurunan hingga hari ketiga pada ketiga formula yaitu formula surfaktan dengan pelarut xylene, toluene dan campuran xylene toluen.
Keterangan :
D = Metil Ester + SMES 3% + Xylene 15%
E = Metil Ester + SMES 3% + Toluene 15%
F = Metil Ester + SMES 3% + Xylene Toluene (50:50) 10%
Gambar 5. Grafik pengaruh formula surfaktan setelah pengujian thermal stability pada media pembawa metil ester
Berdasarkan hasil pengujian ketahanan terhadap panas, dapat disimpulkan bahwa formula surfaktan pada media pembawa solar memiliki kestabilan terhadap panas yang baik, hal ini diindikasikan dengan nilai IFT yang mengalami penurunan dari hari pertama hingga hari ketiga. Pada media pembawa metil ester, formula surfaktan juga memiliki kestabilan yang baik terhadap suhu panas yang ditandai dengan penurunan nilai IFT hingga hari ketiga. Formula surfaktan dengan media pembawa metil ester dan penambahan xylene 15% memiliki kestabilan tehadap panas terbaik karena formula ini menghasilkan nilai IFT terendah.
Wettability
Wettability didefenisikan sebagai kemampuan suatu fluida dalam membasahi batuan reservoir. Apabila fluida bersinggungan dengan benda padat, maka fluida akan bersifat membasahi permukaan benda padat tersebut, hal ini disebabkan adanya gaya adhesi. Minyak dikatakan membasahi batuan jika tegangan adhesinya positif (θ< 90°), yang berarti batuan bersifat oil wet. Sedangkan bila minyak tidak membasahi batuan maka tegangan adhesinya negatif (θ> 90°), yang
13 berarti batuan bersifat water wet. Wettability ini penting peranannya dalam produktivitas reservoir, sebab akan menimbulkan tekanan kapiler yang akan memberikan dorongan sehingga minyak atau gas dapat bergerak.
Wettabilitas terbagi menjadi dua kategori berdasarkan pada jenis komponen yang mempengaruhi, yaitu :
1. Oil wet
Oil wet terjadi jika suatu batuan mempunyai sudut kontak fluida (minyak) terhadap batuan itu sendiri lebih kecil dari 90°(θ < 90°). Kejadian ini terjadi sebagai akibat dari gaya adhesi yang lebih besar pada sudut lancip yang dibentuk antara minyak dengan batuan. Karakter oil wet pada kondisi batuan reservoir tidak diharapkan terjadi sebab akan menyebabkan jumlah minyak yang tertinggal pada batuan reservoir saat diproduksi lebih besar daripada water wet.
2. Water wet
Water wet terjadi jika suatu batuan mempunyai sudut kontak antara fluida (minyak) terhadap batuan itu sendiri dengan sudut lebih besar dari 90° (θ > 90°).
Menurut Ellen (1984) endapan asphaltene pada formasi dapat menyebabkan batuan bersifat oil wet namun batuan yang diharpkan adalah memiliki sifat water wet agar permeabilitas minyak meningkat. Sehingga pengujian wettability sangat penting dalam mengukur kinerja formula suatu surfaktan.
Pengujian formula surfaktan SMES dalam media pembawa metil ester dan solar dilakukan dengan tiga tahap. Tahap pertama adalah merendam batuan formasi yang telah dicuci dengan core extraction di dalam air formasi pada suhu reservoir selama enam jam. Perlakuan ini bertujuan untuk mengondisikan kembali batuan saat di reservoir. Kemudian batuan diukur wettability dengan meneteskan minyak bumi di atasnya. Hal ini bertujuan untuk mengetahui derajat sudut kontak awal batuan. Tahap kedua adalah batuan direndam dalam minyak lapangan OK selama enam jam kemudian dicuci dalam air formasi dan direndam dalam formula surfaktan selama enam jam pada suhu reservoir. Perendaman batuan dalam formula surfaktan selama enam jam dikarenakan proses well cleaning di lapangan hanya berlangsung selama enam jam. Setelah perendaman batuan dalam formula surfaktan, batuan diukur sudut kontaknya. Tahap ketiga adalah perendaman batuan tersebut dengan air formasi lapangan pada suhu reservoir selama enam jam dan diukur kembali sudut kontaknya. Hal ini juga bertujuan untuk mengondisikan kembali batuan pada kondisi reservoir setelah dilakukan proses well cleaning. Hasil pengukuran sudut kontak batuan reservoir dengan minyak Lapangan OK pada media pembawa solar dan metil ester dapat dilihat pada Gambar 6 dan 7.
Hasil pengujian sudut kontak formula surfaktan dalam media pembawa solar menunjukkan bahwa batuan mengalami perubahan sudut kontak pada setiap tahap perlakuan. Pada tahap pertama sudut kontak batuan menunjukkan bahwa batuan memiliki sifat oil wet karena sudut kontak yang dihasilkan kurang dari 90°.
Pada tahap kedua, sudut kontak yang dihasilkan mengalami peningkatan pada ketiga formula. Pada tahap ketiga, sudut kontak yang dihasilkan mengalami peningkatan yang tinggi pada ketiga formula namun sudut kontak yang dihasilkan belum melebihi 90° sehingga batuan masih bersifat oil wet. Batuan yang memiliki sudut kontak tertinggi adalah batuan yang direndam dalam formula surfaktan
14
dengan penambahan pelarut campuran xylene toluen. Sudut kontak terbaik yang dihasilkan adalah 72,2°.
Keterangan :
A = Solar + SMES 3% + Xylene 10%
B = Solar + SMES 3% + Toluene 15%
C = Solar + SMES 3% + Xylene Toluene (50:50) 15%
Tahap 1 = Batuan yang sudah dicuci direndam dalam air formasi selama 6 jam Tahap 2 = Batuan yang sama (batuan tahap pertama) direndam dalam larutan
surfaktan selama 6 jam
Tahap 3 = Batuan yang sama (batuan tahap kedua)direndam kembali dalam air formasi selama 6 jam
Gambar 6. Hasil analisis pengaruh larutan surfaktan pada media pembawa solar terhadap sudut kontak batuan
Pada formula surfaktan dengan media pembawa metil ester, pengujian wettability memiliki hasil yang tidak jauh berbeda dengan solar. Batuan formasi memiliki sifat oil wet, hal ini diindikasikan dengan sudut kontak batuan yang kurang dari 90° pada tahap pertama. Pada ketiga formula surfaktan sudut kontak mengalami peningkatan pada tahap kedua dan mengalami peningkatan yang cukup tingg pada tahap ketiga. Formula surfaktan yang memiliki sudut kontak tertinggi adalah formula surfaktan SMES dengan penambahan pelarut xylene. Sudut kontak yang dihasilkan formula tersebut adalah 84,6°. Sudut kontak yang dihasilkan batuan setelah perendaman formula surfaktan menunjukkan bahwa formula surfaktan memengaruhi perubahan sudut kontak batuan menjadi tinggi namun sifat batuan belum menjadi water wet.
15
Keterangan :
D = Metil Ester + SMES 3% + Xylene 15%
E = Metil Ester + SMES 3% + Toluene 15%
F = Metil Ester + SMES 3% + Xylene Toluene (50:50) 10%
Tahap 1 = Batuan yang sudah dicuci direndam dalam air formasi selama 6 jam Tahap 2 = Batuan yang sama (batuan tahap pertama) direndam dalam larutan
surfaktan selama 6 jam
Tahap 3 = Batuan yang sama (batuan tahap kedua)direndam kembali dalam air formasi selama 6 jam
Gambar 7. Hasil analisis pengaruh larutan surfaktan pada media pembawa metil ester terhadap sudut kontak batuan
Pada pengukuran sudut kontak batuan, formula media pembawa (solar dan metil ester) dengan penambahan pelarut aromatik tanpa surfaktan digunakan sebagai pembanding untuk melihat efektivitas kinerja surfaktan dalam mengubah wettability batuan. Tahapan pengujian sama namun formula yang digunakan untuk merendam batuan merupakan formula tanpa surfaktan. Hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 8 dan 9.
Pada formula media pembawa solar dengan penambahan xylene 10%, toluene 15%, dan xylene toluene 15% tanpa penambahan surfaktan diperoleh bahwa sudut kontak batuan meningkat setelah perendaman namun peningkatan yang diperoleh berkisar sekitar 9-10° dari tahap pertama hingga tahap ketiga. Hasil yang sama juga terjadi pada sudut kontak batuan yang terbentuk setelah perendaman dengan media pembawa metil ester dengan xylene 15%, toluene 15%, dan xylene toluene 10% tanpa surfaktan. Peningktan sudut kontak dari tahap pertama hingga tahap ketiga adalah sekitar 10-14°. Sudut kontak yang dibentuk antara batuan dan minyak setelah perendaman dalam formula tanpa surfaktan menunjukkan hasil yang tidak sebaik dari formula dengan surfaktan. Hal ini menunjukkan bahwa surfaktan efektif dalam mengubah wettability batuan.
16
Keterangan :
A = Solar + SMES 3% + Xylene 10%
B = Solar + SMES 3% + Toluene 15%
C = Solar + SMES 3% + Xylene Toluene (50:50) 15%
Tahap 1 = Batuan yang sudah dicuci direndam dalam air formasi selama 6 jam Tahap 2 = Batuan yang sama (batuan tahap pertama) direndam dalam larutan
surfaktan selama 6 jam
Tahap 3 = Batuan yang sama (batuan tahap kedua)direndam kembali dalam air formasi selama 6 jam
Gambar 8. Hasil analisis sudut kontak pada media pembawa solar tanpa surfaktan
17 Keterangan :
D = Metil Ester + SMES 3% + Xylene 15%
E = Metil Ester + SMES 3% + Toluene 15%
F = Metil Ester + SMES 3% + Xylene Toluene (50:50) 10%
Tahap 1 = Batuan yang sudah dicuci direndam dalam air formasi selama 6 jam Tahap 2 = Batuan yang sama (batuan tahap pertama) direndam dalam larutan
surfaktan selama 6 jam
Tahap 3 = Batuan yang sama (batuan tahap kedua)direndam kembali dalam air formasi selama 6 jam
Gambar 9. Hasil analisis sudut kontak pada media pembawa solar tanpa surfaktan
Kelakuan Fasa (Phase behavior)
Pengujian kelakuan fasa dilakukan dengan mencampurkan larutan formula dengan air formasi kemudian dipanaskan pada suhu reservoir 121°C dalam oven.
Kemudian diamati pembentukan emulsinya selama beberapa periode dalam satu hari. Jenis emulsi yang paling diharapkan dalam metode IOR adalah emulsi fasa tengah atau mikroemulsi atau paling tidak emulsi fasa bawah (Tim lemigas, 2002).
Pengamatan yang dilakukan adalah perubahan warna air formasi yang diamati pada menit ke-10 serta jam ke-2 dan ke-4 setelah pemanasan larutan selama satu jam pada suhu 121°C dan pembentukan emulsi antara formula surfaktan dan air formasi.
Perubahan warna air formasi yang diamati selama pemanasan adalah warna air yang menjadi keruh, keputihan atau tetap jernih sedangkan pembentukan emulsi yang diamati adalah adanya lapisan putih di antara kedua cairan, gumpalan putih yang berbentuk cincin antara kedua cairan atau tidak ada keduanya. Selain itu, pengukuran IFT formula juga dilakukan setelah pemanasan selama satu hari. Hasil analisis kelakuan fasa formula disajikan pada Lampiran 5.
Hasil pengamatan menunjukkan bahwa pada ketiga formula surfaktan dengan media pembawa metil ester tidak terjadi emulsi namun air formasi mengalami perubahan warna menjadi keruh. Air formasi ketiga larutan surfaktan dengan media pembawa metil ester mengalami perubahan warna dari jam 0, ke-2, dan ke-4 namun air formasi kembali jernih setelah mengalami pemanasan selama satu malam. Sedangkan pada ketiga formula surfaktan dengan media pembawa solar tidak memiliki emulsi dan air formasi tidak mengalami perubahan warna.
Kekeruhan pada air formasi di larutan formula surfaktan dengan media pembawa metil ester menunjukkan bahwa mikroemulsi cenderung berbaur dengan air formasi. Hal ini menunjukkan bahwa fase yang terbentuk adalah fase bawah atau disebut dengan type II-. Kekeruhan air formasi lebih terlihat pada formula surfaktan pada media pembawa metil ester dengan penambahan pelarut xylene 15%. Hal ini berbanding lurus dengan IFT yang dihasilkan. Hasil uji IFT formula surfaktan dengan air formasi tersebut setelah dipanaskan selama satu malam menunjukkan bahwa formula surfaktan pada media pembawa metil ester dengan penambahan pelarut xylene 15% memiliki nilai IFT terendah di antar kelima formula lainnya.
Hasil analisis IFT formula surfaktan setelah dipanaskan selama satu malam ditunjukkan pada Gambar 10.
18
Keterangan :
A = Solar + SMES 3% + Xylene 10%
B = Solar + SMES 3% + Toluene 15%
C = Solar + SMES 3% + Xylene Toluene (50:50) 15%
D = Metil Ester + SMES 3% + Xylene 15%
E = Metil Ester + SMES 3% + Toluene 15%
F = Metil Ester + SMES 3% + Xylene Toluene (50:50) 10%
Gambar 10. Hasil uji IFT formula setelah dipanaskan selama satu malam
19