Porositas Batuan Reservoir

2.1. TUJUAN PERCOBAAN

Mengetahui besarnya porositas dari suatu batuan reservoir berdasarkan volume bulk batuan dan volume pori batuan dengan cara menimbang, mencari nilai porositas dalam kaitannya untuk mengetahui ataupun meramalkan cadangan Hidrokarbon dalam suatu reservoir (membantu dalam mencari nilai OOIP dan OGIP).

2.2. DASAR TEORI

Porositas adalah suatu ukuran yang menunjukkan besar rongga dalam batuan. Porositas batuan reservoir dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya bentuk butiran, cara penyusunnya, dan lingkungan pengandapan. Porositas dari suatu lapisan batuan dapat didefinisikan sebagai kemampuan batuan dalam menyimpan fluida yang dikandung. Hal tersebut ditujukan sebagai perbandingan volume pori batuan dengan volume total batuan. Satuan dari porositas adalah dalam persen. Menurut pembentukannya porositas dibagi dua, yaitu :

1. Porositas Primer

Porositas yang terjadi bersamaan dengan proses pengendapan (deposisi) batuan.

2. Porositas Sekunder

Porositas yang terjadi setelah proses pengendapan batuan, seperti :

 Porositas larutan

Larutnya sebagian batuan yang mudah larut ke dalam air yang berkarbon dan berasam organik.

 Porositas rekahan, celah, dan kekar

Rekahan yang terjadi selama proses perlipatan (folds) atau patahan (faults).

 Porositas dolomitasi 4

Terjadinya proses transformasi dari limestone (CaCO3) menjadi dolomite (CaMg(CO3)2) yang menurut reaksi kimia : 2 CaCO3 + MgCl2 → CaMg(CO3)2 + CaCl2.

Sedangkan ditinjau dari sudut reservoir, porositas dapat dibagi menjadi : 1. Porositas Absolut

Perbandingan antara seluruh volume pori dengan volume total batuan (bulk volume), atau dapat di tulis :

ϕ = Vp

Vb x 100%...(2-1) Keterangan Vp = Vb – Vg

Dengan : Vp = Volume pori-pori batuan dalam cm³ Vb = Volume total batuan dalam cm³

Vg = Volume butiran dalam cm³ 2. Porositas Efektif

Perbandingan antara volume pori yang berhubungan dengan volume total batuan, atau dapat ditulis :

ϕ = Vp yang berhubungan

Vb x 100% ...

(2-2)

Oleh karena minyak hanya dapat mengalir melalui pori yang saling berhubungan maka yang penting dalam industri perminyakan dan yang kita ukur dalam percobaan ini adalah porositas efektif.

Kegunaan dari pengukuran porositas dalam perminyakan terutama dalam eksplorasi adalah untuk menentukan cadangan atau IOIP (Initial Oil In Place), sedangkan dalam eksploitasi untuk komplesi sumur (well completion) dan secondary recovery.

Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya porositas antara lain:

1. Bentuk butiran

Batuan yang mempunyai bentuk butiran membundar maka porositasnya akan besar jika dibandingkan dengan batuan yang bentuk butirannya menyudut, harga porositasnya kecil.

Gambar 2.1. Bentuk Butiran

2. Susunan butiran

Susunan butiran cubic packing memberikan porositas lebih besar daripada rhombic packing.

Gambar 2.2. Susunan Butiran

3. Sortasi

Batuan dimana semakin baik sortasi (tingkat keseragaman butir) maka porositas semakin besar dan begitu juga sebaliknya.

Gambar 2.3. Sortasi

4. Sementasi

Batuan yang butirannya tersemenkan dengan baik, mempunyai nilai porositas yang kecil dan apabila batuan yang butirannya tersemenkan dengan buruk, mempunyai nilai porositas yang besar.

Gambar 2.4. Sementasi

5. Kompaksi

Batuan yang mana semakin besar dan lama tingkat kompaksinya maka porositas semakin kecil dan sebaliknya. Hal tersebut diakibatkan karena penekanan batuan diatasnya, sehingga batuan menjadi rapat dan harga porositas menjadi kecil.

Gambar 2.5. Kompaksi Batuan

Secara garis besar metode penentuan porositas dibedakan menjadi dua yaitu :

1. Secara langsung

Metode ini dilaksanakan di laboratorium dengan menganalisa core dengan cara penimbangan dan porometer atau Mercury Injection Pump.

2. Secara tidak langsung

Metode ini dilaksanakan di lapangan dengan logging sumur (well logging). Porositas berkisar antara 5% - 30%, tetapi yang umum berkisar antara 10% - 20%. Pada umumnya porositas batuan karbonat lebih besar. Porositas dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

 0% - 5% : Porositas sangat buruk.

 5% - 10% : Porositas buruk (Poor)

 10% - 15% : Porositas cukup (Fair)

 15% - 20% : Porositas baik (Good)

 20% - 25% : Porositas baik sekali (Very Good)

 25% - Lebih : Porositas istimewa (Excelent)

2.3. ALAT DAN BAHAN

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum pengukuran porositas, yaitu terdiri dari :

2.3.1. Alat

1. Tibangan dan anak timbangan 2. Vaccum pump dan vaccum desikator 3. Beker glass

4. Porosimeter (Mercury Injection Pump) 5. Selembar kertas sebagai alas core 6. Set (penjepit core)

2.3.2. Bahan 1. Air

2. Sampel core

2.3.3. Gambar Alat

Keterangan :

1. Valve Picnometer 2. Tutup Valve 3. Fill Valve 4. Porometer 5. Pressure gauge 6. Mercury Flask 7. Vakum Pump 8. Handwhell

Gambar 2.6.

Rangkaian Alat Porosimeter

(Sumber : Laboratorium Analisa Inti Batuan) 8 7

6

5

2

4

1

3

Keterangan : 1. Penjepit 2. Air

3. Timbangan Analog 4. Anak Timbangan

Gambar 2.7.

Timbangan Analog

(Sumber : Laboratorium Analisa Inti Batuan) 4 1

2 3

Keterangan : 1.Core

2. Timbangan digital

Gambar 2.8.

Timbangan digital

(Sumber : Laboratorium Analisa Inti Batuan) 1

2

2.4. PROSEDUR PERCOBAAN

Untuk menentukan besarnya porositas maka yang perlu ditentukan adalah volume total batuan (Vb), volume pori (Vp), dan volume butiran (Vg). Adapun pengukurannya dengan dua cara, yaitu :

2.4.1. Pengukuran porositas dengan cara menimbang Prosedur :

1. Menimbang core kering dalam mangkuk, misalnya berat core kering = W1 gram.

2. Memasukkan core kering tersebut ke dalam vacuum desicator untuk dihampa udarakan ± 10 menit dan disaturasikan dengan air

3. Mengambil core yang telah dijenuhi air, kemudian ditimbang dalam air, misal beratnya = W2 gram.

4. Mengambil core tersebut (yang masih jenuh dengan air), kemudian timbang di udara, misal beratnya = W3 gram.

5. Perhitungan :

 Volume total batuan (Vb) = W₃−W₂ BJ Fluida

 Volume butiran (Vg) = W₁−W2

BJ Fluida

 Volume pori (Vp) = W₃−W₁

BJ Fluida

 Porositas efektif (∅_eff) = W₃−W₁ W₃−W2

× 100%

2.4.2. Pengukuran dengan cara mercury injection pump Ketentuan penggunaan porosimeter :

1. Menghampa udarakan plunger atau silinder sebelum memulai pekerjaan.

2. Memutar handwheel berlawanan arah dengan jarum jam sejauh mungkin.

3. Memastikan penutup dan valve picnometer dalam keadaan tertutup dan fill valve dalam keadaan terbuka.

4. Menghidupkan vacuum pump (lihat prosedur) dan melakukan sampai ruangan silinder habis, selanjutnya menutup fill valve dan terakhir mematikan vacuum pump (lihat gambar).

5. Jika langkah 4 terpenuhi, memasukkan Hg dalam flask ke dalam silinder sampai habis, selanjutnya menutup fill valve dan terakhir menutup vacuum pump (lihat prosedur).

6. Memutar handwheel searah jarum jam, sampai pressure gauge menunjukkan suatu harga tertentu.

7. Memutar lagi handwheel berlawanan arah jarum jam, sampai jarum pada pressure gauge menunjukkan angka nol pertama kali.

8. Membuka valve dan penutup picnometer, lalu melihat kedudukan mercury, jika kedudukan mercury ada pada silinder maka ulangi langkah 2 sampai 8. Jika kedudukan mercury pada ruang picnometer, maka menurunkan permukaan mercury sampai pada batas bawah picnometer (jika ada yang menempel pada dinding harus dibersihkan) dengan memutar handwheel berlawanan arah dengan jarum jam.

Prosedural penentuan porositas :

1. Memastikan permukaan Hg pada bagian bawah picnometer.

2. Menutup penutup picnometer dan membuka valve picnometer.

3. Mengatur volume skala pada harga tertentu.

4. Memutar handwheel searah jarum jam sampai mercury pertama kali muncul pada valve picnometer.

5. Menghentikan pemutaran handwheel dan membaca volume skala dan men-dial handwheel (miring kanan).

6. Menghitung volume picnometer.

7. Mengembalikan kedudukan mercury pada keadaan semula dengan memutar handwheel berlawanan arah dengan jarum jam.

8. Membuka penutup picnometer dan memasukkan sampel core, kemudian menutup lagi penutup picnometer (valve picnometer tetap terbuka).

9. Memutar handwheel sampai mercury untuk pertama kalinya muncul pada valve picnometer, mencatat volume skala dan men-dial handwheel (miring kanan).

10. Menghitung volume picnometer yang terisi sampel core.

11. Menghitung volume bulk dari sampel core.

12. Melanjutkan percobaan untuk menentukan volume pori (Vp), yaitu dengan menutup valve picnometer. Kemudian mengatur pore space scale pada angka nol. Untuk langkah ini, pada saat meletakkan pore space scale pada angka nol, kedudukan dial handwheel tidak harus pada angka nol, akan tetapi perlu dicatat besarnya angka yang ditunjukkan dial handwheel (miring kiri) setelah pengukuran Vb.

Harga tersebut perlu diperhitungkan pada saat mengukur volume pori (Vp).

13. Memutar handwheel searah jarum jam sampai tekanan pada pressure gauge menunjukkan angka 750 psig.

14. Mencatat perubahan volume pada pore space scale dan handwheel dial (miring kiri) sebagai volume pori (Vp).

15. Menghitung besarnya porositas.

2.5. HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN 2.6.1. Hasil Percobaan

 Berat core kering di udara (W1) = 31,43 gram

 Berat core jenuh di air (W2) = 19,5 gram

 Berat core jenuh di udara (W3) = 35,386 gram

 Berat jenis kerosin = 0,8 gram/cc

 Berat jenis air = 1,0 gram/cc

 Bulk Volume (Vb) = 15,88 cc

 Grain Volume (Vg) = 11,93 cc

 Pore Volume (Vp) = 3,956 cc

2.6.2. Perhitungan



Volume bulk (Vb) = W3 - W2 Berat jenis air

= 35,386 - 31,43 1

= 15,88 cc



Volume pori (Vp) = W3 - W1 Berat jenis air

= 35,386 - 31,43 1

= 3,956 cc



Volume grain (Vg) = W1 - W2 Berat jenis air

= 31,43 - 19,5 1

= 11,93 cc

 Porositas efektif(

ø

eff) = volume pori

volume bulk × 100%

= W 3 -W 1

W 3 -W 2 × 100%

= 35,386 - 31,43

35,386 - 19,5 ×100%

= 24,9 %

2.6. PEMBAHASAN

Praktikum analisa inti batuan acara pertama berjudul Pengukuran Porositas. Tujuan praktikum ini yaitu untuk menentukan besarnya porositas dari suatu batuan reservoir berdasarkan volume bulk batuan dan volume pori batuan.

Pengukuran porositas ini menggunakan contoh batuan (core) dan dilakukan dengan metode penimbangan.

Porositas merupakan kemampuan suatu batuan untuk menyimpan fluida di dalam ruang pori-porinya atau sebagai storage capacity yang ditunjukkan dengan besarnya rongga atau volume pori yang dimiliki batuan tersebut. Porositas dirumuskan sebagai perbandingan volume rongga pori-pori terhadap volume total batuan (volume bulk) dan dinyatakan dalam persen. Porositas berdasarkan waktu pembentukannya dibedakan menjadi dua, yaitu porositas primer dan porositas sekunder. Porositas primer merupakan porositas yang terbentuk bersamaan dengan proses pengendapan batuan (sedimentasi). Sedangkan porositas sekunder merupakan porositas yang terbentuk setelah proses pengendapan batuan (sedimentasi) seperti proses pelarutan atau rekahan. Sedangkan dari sudut teknik reservoir, porositas dibagi menjadi porositas absolut dan porositas efektif.

Porositas absolut merupakan perbandingan antara volume pori total dengan volume batuan total. Sedangkan porositas efektif merupakan perbandingan antara volume pori yang saling berhubungan dengan volume batuan total. Minyak hanya mengalir melalui porositas yang saling berhubungan sehingga porositas efektif ini lah yang dicari dalam industri perminyakan. Klasifikasi porositas pada batuan dapat dibedakan menjadi 6 yaitu 0-5% (Sangat buruk), 5-10% (Buruk), 10-15 % (Cukup), 15-20 % (Baik), 20-25% (Sangat baik), dan >25 % (Istimewa).

Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya porositas yaitu bentuk butir, porositas semakin besar bila bentuk butirnya baik, derajat sementasi batuan dimana semakin baik sementasi maka akan semakin kecil porositasnya, dan kompaksi yang berasal dari beban batuan (overburden), jika kompaksi besar maka porositas akan semakin kecil. Kemudian sortasi (pemilahan) yang merupakan tingkat keseragaman butir penyusun batuan reservoir yang akan memberikan

harga porositas yang besar apabila keseragamannya baik, serta packing-nya cubic akan memberikan harga porositas yang maksimal.

Pada praktikum pengukuran porositas ini prinsip kerja yang digunakan adalah metode penimbangan. Metode penimbangan ini didasarkan pada prinsip perbedaan massa. Perbedaan massa pada praktikum ini terjadi karena adanya perlakuan terhadap objek pada kondisi tertentu. Peralatan yang digunakan antara lain timbangan, Vacum desikator dan vaccum pump, penjepit, dan beker glass.

Timbangan digunakan untuk mengukur berat core baik pada saat masih kering atau pada saat sudah dijenuhi fluida. Vacum desikator dan vaccum pump digunakan untuk mengkondisikan core dengan cara divakum untuk mengeluarkan udara yang ada di dalam rongga pori core agar penjenuhan air dapat dilakukan secara maksimal. Penjepit digunakan untuk memindahkan core dan beker glass sebagai wadah penampung air untuk dicelupkan core agar air menjenuhi rung pori core. Sedangkan bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum ini antara lain sampel core dan air sebagai fluida penjenuhnya.

Prosedur percobaan praktikum ini diawali dengan mempersiapkan core yang akan digunakan dalam kondisi kering dan melakukan penimbangan dengan mencatatnya sebagai berat core kering (W1). Kemudian dilanjutkan dengan mencelupkan core kering tadi kedalam beker glass yang sudah diisi oleh air. Agar penjenuhan maksimal, maka core yang dicelupkan di dalam air tadi dimasukkan ke dalam Vacum desikator untuk divakum selama 10 menit dengan tujuan agar udara yang ada di dalam rongga pori-pori core keluar dan diharapkan air dapat menjenuhi secara maksimal. Udara yang keluar dari pori batuan dapat dilihat secara langsung dengan indikasi adanya gelembung gas yang muncul di permukaan air. Kemudian core yang telah dijenuhi air tadi dilakukan penimbangan tetapi masih di dalam air menimbangnya, dan dicatat sebagai W2. Setelah itu mengambil core tersebut yang masih dijenuhi air dan menimbangnya di udara dan dicatat sebagai W3. Setelah parameter berat core dalam tiga keadaan tadi diperoleh kemudian menghitung Vb, Vg, Vp, dan porositas.

Berdasarkan pengukuran dan perhitungan yang dilakukan, diperoleh harga W1 (berat core kering) sebesar 31,43 gram, W2 (berat core jenuh yang ditimbang

dalam media penjenuh) sebesar 19,5 gram, sedangkan W3 (Berat core jenuh yang ditimbang di udara) sebesar 35,386 gram. Sehingga diperoleh harga Vb sebesar 15,88 cc, Vg sebesar 11,93 cc, Vp sebesar 3,956 cc, dan harga porositas efektifnya sebesar 24,9%. Berdasarkan klasifikasi dari besaran porositas maka sampel core tersebut termasuk dalam sampel core dengan klasifikasi porositas yang sangat baik.

Aplikasi lapangan dari pengukuran porositas ini sangatlah penting penerapannya karena mencakup banyak aspek didalamnya seperti dalam bidang reservoir, nilai porositas digunakan dalam perhitungan cadangan baik itu dengan Original Oil In Place (OOIP) maupun OGIP (Original Oil In Place). Dalam bidang pemboran, zona yang memiliki porositas (porous zone) termasuk zona produktif yang ditandai dengan hadirnya mud cake. Mud cake harus dijaga agar tidak terlalu tebal, karena bisa menyebabkan pipe sticking. Selain itu filtrat lumpur yang masuk ke dalam celah pori-pori batuan, akan menyebabkan batuan mengalami penurunan permeabilitas. Oleh karenanya perlu dilakukan penambahan aditif di dalam lumpur sehingga berfungsi dalam mendesain lumpur pemboran. Di bidang produksi, data porositas digunakan untuk menentukan titik komplesi dan metode yang digunakan, sehingga dapat dilakukan Case hole atau open hole completion. Selain itu pada aspek produksi porositas juga mempengaruhi dalam penentuan tekanan pompa.

2.7. KESIMPULAN

1. Berdasarkan pengukuran dan perhitungan yang dilakukan diperoleh:

 W1 = 31,43 gram

 W2 = 19,5 gram

 W3 = 35,386 gram

 Vb = 15,88 cc

 Vg = 11,93 cc

 Vp = 3,956 cc

 ^{Φeff =} 24,9%

2. Praktikum mengenai pengukuran porositas bertujuan untuk menentukan besarnya porositas dari suatu batuan reservoir dengan metode penimbangan.

3. Porositas merupakan kemapuan suatu batuan untuk menyimpan fluida di dalam ruang pori-porinya atau sebagai storage capacity.

4. Porositas berdasarkan waktu pembentukannya yaitu porositas primer dan porositas sekunder. Sedangkan berdasarkan sudut teknik reservoir yaitu porositas absolut dan porositas efektif.

5. Faktor-faktor yang mempengaruhi porositas antara lain bentuk butiran, derajat sementasi, kompaksi, sortasi, dan packing.

6. Aplikasi lapangan dari percobaan ini yaitu :

 Untuk menghitung OOIP dan OGIP.

 Untuk mendesain program lumpur pemboran.

 Untuk penentuan well completion.

.