4.1 Metode Falling Head
Pengukuran dilakukan pada empat sampel batuan berbeda. Data yang didapatkan dengan menggunakan metode Falling Head akan dibandingkan dengan perhitungan menggunakan persamaan (1) yaitu :
L η kA Q=− ΔP
Hasil yang didapatkan sebagai berikut :
• Batu A dengan d = 2.54 cm dan L = 2 cm memiliki permeabilitas sebagai berikut :
Tabel 3. Data Pengukuran Sampel Batu A
Ketinggian awal, H1 (cm) Ketinggian akhir, H2 (cm) Waktu, t (s) Konduktivitas hidrolik, K (cm/s) Permeabilitas, k (cm2) Permeabilitas, k (D) 84 74 20.1 0.01261 1.26E-07 12.6121 74 64 21.6 0.01344 1.34E-07 13.4428 64 54 24.5 0.01387 1.38E-07 13.8693 54 44 28.6 0.01432 1.43E-07 14.3213 44 34 35.6 0.01448 1.45E-07 14.4848 34 24 45.5 0.01531 1.53E-07 15.3102
Dari data di atas didapat permeabilitas rata-rata Batu A (kA) sebesar 14 D.
Tabel 4. Perhitungan Permeabilitas Sampel Batu A Ketinggian air, h (cm) Waktu, t (s) Volume air, V (cm3) Tekanan, P (gr/cm.s2) Debit, Q (cm3/s) 84 20.1 50.6451 84000 2.51965 74 21.6 50.6451 74000 2.34468 64 24.5 50.6451 64000 2.06715 54 28.6 50.6451 54000 1.77081 44 35.6 50.6451 44000 1.42261 34 45.5 50.6451 34000 1.11308
Grafik Permeabilitas Batu A
y = 3E-05x + 0.1712 R2 = 0.9911 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 Tekanan, P (gr/cm.s2) D e b it, Q (c m 3 /s )
Grafik 1. Permeabilitas Sampel Batu A
Permeabilitas yang didapat dari perhitungan menggunakan persamaan (1) sebesar 1.18 x 10-7 cm2 atau 11.8 D.
• Batu B dengan d = 2.54 cm dan L = 1.8 cm memiliki permeabilitas sebagai berikut :
Tabel 5. Data Pengukuran Sampel Batu B Ketinggian awal, H1 (cm) Ketinggian akhir, H2 (cm) Waktu, t (s) Konduktivitas hidrolik, K (cm/s) Permeabilitas, k (cm2) Permeabilitas, k (D) 84.7 82.9 65310 5.92E-07 5.9E-12 0.00059
Dari data di atas didapat permeabilitas Batu B (kB) sebesar 0.00059 D atau 0.59 mD.
B
Tabel 6. Perhitungan Permeabilitas Sampel Batu B Ketinggian air, h (cm) Waktu, t (s) Volume air, V (cm3) Tekanan, P (gr/cm.s2) Debit, Q (cm3/s) 84.7 65310 9.11611 84700 0.00014
Permeabilitas yang didapat dari perhitungan menggunakan persamaan (1) sebesar 5.86 x 10-12 cm2 atau 0.586 D.
• Batu C dengan d = 2.54 cm dan L = 1.8 cm memiliki permeabilitas sebagai berikut :
Tabel 7. Data Pengukuran Sampel Batu C
Ketinggian awal, H1 (cm) Ketinggian akhir, H2 (cm) Waktu, t (s) Konduktivitas hidrolik, K (cm/s) Permeabilitas, k (cm2) Permeabilitas, k (D) 84 83 73740 2.92E-07 2.92E-12 0.000292 83 82 75200 2.9E-07 2.9E-12 0.00029
Dari data di atas didapat permeabilitas rata-rata Batu C (kC) sebesar 0.00029 D atau 0.29 mD.
Tabel 8. Perhitungan Permeabilitas Sampel Batu C Ketinggian air, h (cm) Waktu, t (s) Volume air, V (cm3) Tekanan, P (gr/cm.s2) Debit, Q (cm3/s) 84 73740 5.06451 84000 6.9E-05 83 75200 5.06451 83000 6.7E-05
Grafik Permeabilitas Batu C
y = 1E-09x - 4E-05 0.0000672 0.0000674 0.0000676 0.0000678 0.000068 0.0000682 0.0000684 0.0000686 0.0000688 82800 83000 83200 83400 83600 83800 84000 84200 Tekanan, P (gr/cm.s2) De b it , Q ( c m 3 /s )
Grafik 2. Permeabilitas Sampel Batu C
Permeabilitas yang didapat dari perhitungan menggunakan persamaan (1) sebesar 3.55 x 10-12 cm2 atau 0.36 mD.
• Batu D dengan d = 2.54 cm dan L = 1.2 cm memiliki permeabilitas sebagai berikut :
Tabel 9. Data Pengukuran Sampel Batu D Ketinggian awal, H1 (cm) Ketinggian akhir, H2 (cm) Waktu, t (s) Konduktivitas hidrolik, K (cm/s) Permeabilitas, k (cm2) Permeabilitas, k (D) 85 77.5 46800 2.37E-06 2.37E-11 0.00237 77.5 75 15870 2.48E-06 2.48E-11 0.00248 75 73 15000 2.16E-06 2.16E-11 0.00216
Dari data di atas didapat permeabilitas rata-rata Batu D (kD) sebesar 0.00242 D atau 2.42 mD.
Tabel 10. Perhitungan Permeabilitas Sampel Batu D Ketinggian air, h (cm) Waktu, t (s) Volume air, V (cm3) Tekanan, P (gr/cm.s2) Debit, Q (cm3/s) 85 46800 37.9838 85000 0.00081162 77.5 15870 12.6613 77500 0.000797811 75 15000 10.129 75000 0.000675267
Grafik Permeabilitas Batu D
y = 1E-08x - 0.0001 R2 = 0.5726 0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 0.0009 74000 76000 78000 80000 82000 84000 86000 Tekanan, P (gr/cm.s2) D e b it, Q (c m 3 /s )
Permeabilitas yang didapat dari perhitungan menggunakan persamaan (1) sebesar 2.36 x 10-11 cm2 atau 2.36 mD.
Tabel 11. Perbandingan Permeabilitas Hasil Pengukuran dan Perhitungan
Sampel Pengukuran Falling Head Perhitungan Rumus Error Batu A 14 D 11.8 D 15 % Batu B 0.59 mD 0.586 mD 0.6 % Batu C 0.29 mD 0.36 mD 24 % Batu D 2.42 mD 2.36 mD 2 %
Berdasarkan pengolahan data di atas, Batu A memiliki permeabilitas yang sangat besar jika dibandingkan dengan sampel lainnya yang hanya berkisar dalam orde mD. Data yang diambil untuk sampel Batu B, C, dan D tidak terlalu banyak karena waktu yang diperlukan untuk penurunan permukaan air cukup lama. Pada Batu B, permukaan air tidak lagi mengalami penurunan setelah mencapai ketinggian 82.9 cm. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh kurangnya tekanan yang diberikan sehingga air tidak dapat mengalir melewati batuan lagi.
Jika perhitungan permeabilitas dari metode Falling Head dibandingkan dengan perhitungan menggunakan persamaan (1) didapatkan hasil yang berbeda untuk setiap sampel batuan (Tabel 11). Hal ini kemungkinan disebabkan oleh adanya ketidaktelitian dalam pengambilan data selang waktu dan ketinggian permukaan air yang dilakukan secara manual. Selain itu, penurunan ketinggian permukaan air tidak semata-mata disebabkan oleh keluarnya air melalui sampel batuan, tetapi juga karena adanya kemungkinan penguapan air atau kebocoran melalui sambungan pipa. Walaupun demikian, perbedaan yang terjadi tidak terlalu
jauh sehingga dapat dinyatakan bahwa metode Falling Head dapat digunakan untuk mengestimasi nilai permabilitas suatu batuan.
4.2 Analisis Citra Digital
Pengukuran dilakukan pada delapan sayatan tipis sampel batuan yang diambil dari keempat sampel core. Setiap citra digital sampel dianalisis dengan menggunakan TPCF untuk mendapatkan nilai porositas, permeabilitas, dan luas permukaan spesifik.
Satu hal yang harus diperhatikan adalah ukuran pixel yang dipakai pada program DIPMA dengan ukuran pixel citra digital yang didapat dari mikroskop berbeda. Oleh karena itu, untuk mendapatkan hasil akhir perlu dilakukan perbandingan antara kedua ukuran pixel. 1 pixel pada DIPMA = 8 µm, sedangkan pada citra digital 1 pixel = 4 µm, sehingga setiap data yang didapat dari analisis DIPMA dikalikan dengan 0.5 untuk mendapatkan hasil akhir.
Di bawah ini akan dipaparkan data hasil pengamatan dari tiap sampel sayatan tipis berupa citra digital sayatan tipis dan grafik TPCF :
• Batu A 1 :
Gambar 12. Sayatan Tipis Batu A 1. Warna merah menunjukkan daerah pori.
Grafik TPCF Batu A 1 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Jarak, r (pixel) TP C F
• Batu A 2 :
Gambar 13. Sayatan Tipis Batu A 2. Warna merah menunjukkan daerah pori.
Grafik TPCF Batu A 2 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0 50 100 150 200 Jarak, r (pixel) TP C F
• Batu B 1 :
Gambar 14. Sayatan Tipis Batu B 1. Warna merah menunjukkan daerah pori.
Grafik TPCF Batu B 1 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Jarak, r (pixel) TP C F
• Batu B 2 :
Gambar 15. Sayatan Tipis Batu B 2. Warna merah menunjukkan daerah pori.
Grafik TPCF Batu B 2 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0 50 100 150 200 250 Jarak, r (pixel) TP C F
• Batu C 1 :
Gambar 16. Sayatan Tipis Batu C 1. Warna merah menunjukkan daerah pori.
Grafik TPCF Batu C 1 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Jarak, r (pixel) TP C F
• Batu C 2 :
Gambar 17. Sayatan Tipis Batu C 2. Warna merah menunjukkan daerah pori.
Grafik TPCF Batu C 2 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Jarak, r (pixel) TP C F
• Batu D 1 :
Gambar 18. Sayatan Tipis Batu D 1. Warna merah menunjukkan daerah pori.
Grafik TPCF Batu D 1 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Jarak, r (pixel) TP C F
• Batu D 2 :
Gambar 19. Sayatan Tipis Batu D 2. Warna merah menunjukkan daerah pori.
Grafik TPCF Batu D 2 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Jarak, r (pixel) TP C F
Setelah dilakukan analisis TPCF maka didapatkan data citra digital sebagai berikut :
Tabel 12. Hasil Analisis TPCF Sampel Sayatan Tipis
Sampel Porositas (%) Permeabilitas (D) Luas Permukaan Spesifik (µm-1)
Batu A 1 11.5 0.232395 0.030505 Batu A 2 3.9 0.03839 0.014825 Batu B 1 9.9 1.26371 0.0355 Batu B 2 7 1.179765 0.00645 Batu C 1 5.1 0.16723 0.01061 Batu C 2 0.76 0.979385 0.00802 Batu D 1 9.9 1.58241 0.0098 Batu D 2 11.8 0.15388 0.03916
Dari data di atas dapat terlihat bahwa batuan yang sama, contohnya batu A, akan memiliki nilai permeabilitas yang berbeda saat pengamatan dilakukan pada lapisan yang berbeda. Hal ini menunjukkan bahwa batu tersebut memiliki persebaran pori yang tidak sama tiap-tiap lapisannya dan memiliki jalur yang tidak lurus jika diamati dalam 3D.
4.3 Perbandingan Permeabilitas Kedua Metode
Tabel 13. Perbandingan Permeabilitas Sampel Batuan Sampel Batuan Falling Head Analisis Citra
Batu A 14 D 0.14 D
Batu B 0.59 mD 1.22 D
Batu C 0.29 mD 0.57 D
Pada Tabel 13 dapat dilihat perbandingan permeabilitas seluruh sampel dengan menggunakan kedua metode dimana sebelumnya permeabilitas yang didapat dari analisis citra digital telah dirata-ratakan. Dari data diatas dapat dilihat bahwa terdapat perbedaan yang sangat jauh antara hasil pengukuran dengan metode Falling Head dengan analisis citra digital. Hal ini terjadi karena air mengalir pada ruang pori yang tidak lurus di dalam sampel core sehingga air lebih sulit melewati sampel dibandingkan dengan lintasan aliran air yang lurus. Sedangkan pada sampel sayatan tipis, hasil permeabilitas batuan hanya bergantung kepada lapisan yang dibuat lapisan tipis tanpa memperhitungkan bentuk lapisan-lapisan batuan dibawahnya, sehingga tentu saja nilai yang dihasilkan antara kedua metode akan berbeda. Jika terdapat nilai yang sama antara hasil pengukuran dengan metode Falling Head dan analisis citra digital, maka berarti batuan tersebut memiliki ruang pori berbetuk pipa kapiler lurus. Pada analisis citra digital, penentuan bagian pori sangat menentukan hasil analisis citra karena ada kemungkinan warna matriks yang sama dengan warna pori akan dianggap sebagai pori sehingga hasil yang didapatkan tidak sesuai dengan nilai sebenarnya.
