PETROFISIKA

PETROFISIKA

PETROFISIKA

Petrofisika adalah salah satu cabang geofisika yang mempelajari tentang Petrofisika adalah salah satu cabang geofisika yang mempelajari tentang sifat fisik dari suatu batuan.

sifat fisik dari suatu batuan.

PARAMETER PETROFISIKA

PARAMETER PETROFISIKA

  PorositasPorositas   PermeabilitasPermeabilitas   SaturasiSaturasi   WettabilitasWettabilitas 

 Tekanan KapilerTekanan Kapiler 

 Resistivitas batuan.Resistivitas batuan. 

 Suseptibilitas magnetikSuseptibilitas magnetik 

 DensitasDensitas

1

1.. POROSITASPOROSITAS

Porositas adalah perbandingan antara ruang kosong pada sebuah batuan Porositas adalah perbandingan antara ruang kosong pada sebuah batuan terhadap volum total batuan, dan merupakan tempat tersimpannya fluida dari terhadap volum total batuan, dan merupakan tempat tersimpannya fluida dari suatu reservoar (Halliburton, 2001).

suatu reservoar (Halliburton, 2001).

Gambar 1

Gambar 1 _{: Batupasir poros (Halliburton, 2001): Batupasir poros (Halliburton, 2001)}

Porositas dinyatakan dalam persen (%). Saat digunakan dalam menghitung, Porositas dinyatakan dalam persen (%). Saat digunakan dalam menghitung, terkadang porositas dinyatakan dalam bentuk desimal/fraksi.

 jenis-jenis porositas berdasarkan : Hubungan antara pori :

 Porositas absolut : perbandingan antara seluruh volume pori yang

berhubungan maupun volume pori yang tidak berhubungan dengan volume total batuan.

 Porositas efektif : perbandingan volume pori yang saling berhubungan dengan volume total.

 Porositas residual : perbandingan volume pori yang tidak berhubungan dengan volume total.

Gambar 2 : _{Porositas efektif dan porositas tidak efektif/Residual (Halliburton, 2001)}

Pembentukan batuan.

- Porositas Primer

 Jumlah ruang kosong yang terdapat pada sedimen saat batuan terendapkan, atau terbentuk selama sedimentasi. Porositas primer umumnya sebuah fungsi dari banyaknya ruang antara batuan dan bentuk butir.

- Porositas Sekunder

Porositas setelah pengendapan. Seperti porositas hasil dari pelarutan akibat air tanah, pengkristalisasi kembali dan rekahan.

a. Porositas rekahan

Hasil dari adanya ruang terbuka yang disebabkan oleh patahan atau hancuran dari batuan. Semua jenis batuan dipengaruhi oleh rekahan dan komposisi batuan akan menentukan batuan hancur atau banyak rekahan yang terbentuk.Hydraulic fracturing adalah metode yang mendorong produksi akibat pengaruh rekahan dan celah di formasi karena injeksi fluida pada batuan reservoar di tekanan yang melampaui kekuatan batuan.Hydraulic fracturing dapat sangat menambah porositas efektif dan permeabilitas dari formasi.

Gambar 3 : _{Rekahan pada material batuan (Halliburton, 2001)}

b. Vuggy porosity

Merupakan porositas sekunder hasil dari pelarutan bagian batuan yang dapat larut atau pembesaran pelarutan dari pori atau rekahan.

Gambar 4 : _{Rekahan pada material batuan (Halliburton, 2001)}

c. Porositas intergranular

yaitu ruang pori yang terbentuk antar butiran partikel atau fragmen material lastik akibat batuan yang memiliki kemas lepas (looses packing), terkompaksi atau tersementasi.

d. Porositas intragranular/interkristalin

terbentuk akibat adanya shrinking ( lenyapnya butiran akibat reaksi kimia ) atau kontraksi butiran.

Kuantitatif.

1) 0% - 5% : porositas yang dapat diabaikan. 2) 5% - 10% : porositas rendah.

3) 10% - 20% : porositas baik. 4) > 20% : porositas sangat baik.

Kualitatif.

1. Intergranular : pori-pori yang terdapat diantara butiran batuan. 2. Interkristalin : pori-pori yang terdapat diantara kristal batuan. 3. Rekah : pori-pori yang terdapat diantara rekahan batuan. 4. Bintik-bintik jarum: pori-pori yang terpisah.

5. Porositas ketat : pori-pori kecil yang terletak diantara butiran yang berdekatan dan kompak.

6. Porositas padat : butiran batuan yang sangat kecil, sehingga hampir tidak ada porositas.

7. Gerowong : pori-pori yang berukuran besar.

8. Goa : pori-pori yang berukuran sangat besar.

 Jenis-jenis log yang dapat digunakan untuk menentukan porositas : 1) Density Log

2) Neutron Log

3) Sonic (acoustic) Log

Fungsi Porositas

1. Menentukan OOIP (original oil in place).

2. Menentukan probable recovery / recovery factor.

3. Mengambil keputusan apakah minyak yang terdapat pada reservoir tersebut layak diproduksi atau tidak dilihat dari segi ekonomi.

4. Menentukan jenis batuan.

5. Menentukan kemungkinan susunan butir pada batuan reservoir. 6. Menentukan besar permeabilitas pada pori-pori batuan.

7. Menentukan cadangan potensial dari suatu reservoir minyak/gas.

2. PERMEABILITAS

Permeabilitas_{(K) : Kemampuan batuan untuk meloloskan fluida. Satuannya} Darcy. Hukum Darcy yang mendefinisikan aliran fluida dalam media berpori diturunkan secara empiris yaitu:

Gambar 5 : _{Permeabilitas, ukuran butir dan bentuk (Halliburton, 2001).}

Umumnya semakin besar porositas maka permeabilitas juga semakin besar, meskipun anggapan ini tidak selalu benar. Jenis-jenis permeabilitas :

a) Permeabilitas Absolut : Kemampuan batuan meloloskan satu jenis fluida yang 100% jenuh oleh fluida tersebut.

b) Permeabilitas Efektif : Kemampuan batuan meloloskan satu macam fluida bila terdapat dua macam fluida yangimmiscible (tidak bercampur). Permeabilitas efektif lebih kecil daripada permeabilitas absolut.

c) Permeabilitas Relatif   : Perbandingan antara permeabilitas efektif dan absolut. Semakin besar saturasi air maka permeabilitas relatif air akan membesar sebaliknya permeabilitas relatif minyak akan mengecil hingga nol yaitu pada saat Sw = Swc (Critical water saturation)..

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Permeabilitas: 1. Distribusi ukuran butir.

Ukuran butiran yang semakin beragam dalam suatu batuan, maka pori-pori akan semakin kecil dan permeabilitas juga akan semakin kecil.

2. Susunan (packing) butiran.

Susunan butiran yang semakin rapi, maka makin besar harga permeabilitasnya.

3. Geometri butiran.

Semakin menyudut geometri butiran, maka permeabilitasnya semakin kecil. 4.  Jaringan antar pori (pore network).

Semakin bagus jaringan antar pori, maka permeabilitasnya semakin besar. 5. Sementasi.

Semakin banyak semen dalam suatu batuan, maka harga permeabilitas akan semakin kecil.

6. Clays content.

Semakin banyak mengandung clay, maka semakin kecil permeabilitas batuan tersebut.

Hubungan permeabilitas dengan porositas :

 Biasanya penambahan porositas diikuti dengan penambahan permeabilitas.  Batuan yang tua dan kompak porositas dan permeabilitasnya kecil.

 Dolomitisasi menambah nilai porositas dan permeabilitas.

 Permeabilitas dipengaruhi juga oleh besar, bentuk dan hubungan antar butir.

3. SATURASI AIR

Saturasi Air merupakan persentase volume pori batuan yang terisi air formasi (%). Biasanya ruang pori tersebut diisi oleh air ataupun minyak dan gas, namun bisa juga kombinasi ketiganya. Umumnyareservoir  memiliki saturasi air 20% atau lebih yang berarti 20 % pori-pori diisi oleh air dan 80 % diisi oleh fluida lain. Secara umumreservoir   yang dianggap komersil/ekonomis harus memiliki saturasi air lebih kecil dari 50%.

4. RESISTIVITAS

Resistivitas : Daya tahan batuan terhadap arus (Ω-meter). Air destilisasi mempunyai resistivitas di atas 106 _{ohm meter, berbeda dengan air yang tersaturasi} dengan garam mempunyai resistivitas kurang dari 0.1 ohm meter. Salinitas pada well logging  dinyatakan dalam satuan part per million (ppm). Air laut memiliki salinitas 30.000 –  35.000 ppm. Larutan garam pada suhu kamar memiliki salinitas sekitar 250.000 ppm atau sekitar 25 % berat.

beberapa hal yang mempengaruhi nilai resistivitas semu adalah sebagai berikut:

a. Ukuran butir penyusun batuan, semakin besar butir maka kelolosan arus akan semakin baik, sehingga mereduksi nilai tahanan jenis.

b. Komposisi mineral dari batuan, semakin meningkat kandungan mineral clay akan mengakibatkan menurunnya nilai resisivitas.

c. Kandungan air, air tanah atau air permukaan merupakan media yang mereduksi nilai tahanan jenis.

d. Kelarutan garam dalam air di dalam batuan akan mengakibatkan meningkatnya kandungan ion dalam air sehingga berfungsi sebagai konduktor.

Gambar 7 : _{Tabel resistivitas berbagai macam mineral dan batuan}

5. WETTABILITAS

Wettabilitas didefenisikan sebagai suatu kecendrungan dari adanya fluida lain yang tidak saling mencampur. Apabila dua fluida bersinggungan dengan benda padat, maka salah satu fluida akan bersifat membasahi permukaan benda padat tersebut, hal ini disebabkan adanya gaya adhesi.

Suatu cairan dikatakan membasahi zat padat jika tegangan adhesinya positif

(θ< 90o),  yang berarti batuan bersifat water wet. Sedangkan bila air tidak membasahi zat padat maka tegangan adhesinya negatif (θ> 90o), yang berarti

batuan bersifat oil wet. Wettabilitas ini penting peranannya dalam ulah laku kerja reservoir, sebab akan menimbulkan tekanan kapiler yang akan memberikan dorongan sehingga minyak atau gas dapat bergerak.

Besaran wettabilitas ini sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu : 1.  Jenis mineral yang terkandung dalam batuan reservoir

2. Ukuran butir batuan, semakin halus ukuran butir batuan maka semakin besar gaya adhesi yang terjadi

3.  Jenis kandungan hidrokarbon yang terdapat di dalam minyak mentah (crude oil)

Wettabilitas terbagi menjadi dua kategori berdasarkan pada jenis komponen yang mempengaruhi, yaitu :

1. Water wet

Water wet terjadi jika suatu batuan mempunyai sudut kontak fluida (minyak dan air) terhadap batuan itu sendiri lebih kecil dari 90o (θ < 90o). Kejadian ini terjadi sebagai akibat dari gaya adhesi yang lebih besar pada sudut lancip yang dibentuk antara air dengan batuan dibandingkan gaya adhesi pada sudut yang tumpul yang dibentuk antara minyak dengan batuan.

2. Oil wet

Oil wet terjadi jika suatu batuan mempunyai sudut kontak antara fluida (minyak dan air) terhadap batuan itu sendiri dengan sudut lebih besar dari 90o

(θ > 90o). Karakter oil wet pada kondisi batuan reservoar tidak diharapkan terjadi sebab akan menyebabkan jumlah minyak yang tertinggal pada batuan reservoar saat diproduksi lebih besar daripada water wet.

Gambar 8 : perbandingan water wet dengan oil wet

6. SUSEPTIBILITAS MAGNETIK

Suseptibilitas magnetik batuan merupakan tingkat kemagnetan suatu benda untuk termagnetisasi, yang pada umumnya erat kaitannya dengan kandungan mineral dan oksida besi. Semakin besar kandungan mineral magnetit di dalam batuan, akan semakin besar harga susceptibilitasnya.

Berdasarkan sifat magnetik yang ditunjukkan oleh kerentanan magnetiknya, batuan dan mineral dapat diklasifikasikan dalam :

 Diamagnetik.

mempunyai kerentanan magnetik (k) negatif dan kecil artinya bahwa orientasi elektron orbital substansi ini selalu berlawanan arah dengan medan magnet luar. Contohnya : graphite, marble, quarts dan salt.

 Paramagnetik, mempunyai harga kerentanan magnetik (k) positif dan kecil

 Ferromagnetik, mempunyai harga kerentanan magnetik (k) positif dan besar yaitu sekitar 106 kali dari diamagnetik/paramagnetik.

Sifat kemagnetan batuan ini cenderung dipengaruhi oleh keadaan suhu, dimana semakin besar suhu batuan, maka nilai suseptibilitas batuannya pun akan semakin berkurang atau semakin lemah. Sifat kemagnetan tiap batuan yang khas ini melandasi digunakannya metode magnetik untuk kegiatan eksplorasi maupun kepentingan geodinamika. Metoda ini sangat cocok untuk pendugaan struktur geologi bawah permukaan maupun mengetahui potensi mineral mineral ekonomis di bawah permukaan tanah.

Gambar 9 : Tabel suseptibilitas beberapa batuan

7. TEKANAN KAPILER

Tekanan kapiler didefinisikan sebagai perbedaan tekanan terjadi antara permukaan dua fluida yang tidak tercampur (cairan-cairan atau cairan-gas) sebagai akibat dari terjadinya pertemuan permukaan yang memisahkan mereka. Tekanan permukaan fluida yang lebih rendah terjadi pada sisi pertemuan permukaan fluida

immisible yang cembung. Di reservoir biasanya air sebagai fasa yang membasahi (wetting fasa), sedangkan minyak dan gas sebagai non-wetting fasa atau tidak membasahi.

Tekanan kapiler dalam batuan berpori tergantung pada ukuran pori-pori dan macam fluidanya. Ukuran pori-pori batuan reservoir sering dihubungkan dengan besaran permeabilitas yang besar akan mempunyai tekanan kapiler yang rendah

dan ketebalan zona transisinya lebih tipis daripada reservoir dengan permeabilitas yang rendah. Tekanan kapiler juga dapat dinyatakan sebagai fungsi ketinggian.

Tekanan kapiler mempunyai pengaruh yang penting dalam reservoir minyak maupun gas :

1. Mengontrol disribusi saturasi di dalam reservoir.

2. Merupakan mekanisme pendorong minyak dan gas untuk bergerak atau mengalir melalui pori-pori reservoir dalam arah vertikal.

8. DENSITAS

Massa jenis atau densitas (density) suatu batuan secara harafiah merupakan perbandingan antara massa dengan volume total pada batuan tersebut. Secara sederhana, suatu batuan memiliki dua komponen, komponen padatan dan komponen rongga (pori). Keberadaan komponen padatan maupun komponen rongga mempunyai nilai yang beragam pada tiap-tiap batuan sehingga massa jenis dari suatu batuan berbeda dengan batuan yang lainnya.

Berikut tabel densitas beberapa batuan :