reservoir gas.doc
TRANSCRIPT
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
1/101
BAB II
RESERVOIR GAS
2.1. Karakteristik Batuan Reservoir
Reservoir adalah bagian kerak bumi yang mengandung minyak dan gas bumi.
Cara terdapatnya minyak bumi di bawah permukaan haruslah memenuhi beberapa
syarat, yang merupakan unsur-unsur suatu reservoir minyak bumi. Unsur-unsur
tersebut, meliputi :
1. Batuan reservoir, sebagai wadah yang diisi dan dijenuhi oleh minyak dan gas bumi.
Biasanya batuan reservoir berupa lapisan batuan yang berongga-rongga ataupunberpori-pori.
. !apisan penutup "#ap ro#k$, yaitu suatu lapisan yang tidak permeable terdapat di
atas suatu reservoir dan menghalang-halangi minyak dan gas bumi yang akan keluar
dari reservoir.
%. &erangkap reservoir " reservoir trap$, merupakan suatu unsur pembentuk yang
bentuknya sedemikian rupa sehingga lapisan beserta penutupnya merupakan bentuk
konkav ke bawah dan dan menyebabkan minyak dan gas bumi berada dibagian
teratas reservoir.
2.1.1. Komposisi Kimia Batuan Reservoir
Batuan adalah kumpulan dari mineral-mineral. 'edangkan suatu mineral
dibentuk dari beberapa ikatan komposisi kimia. Banyak sedikitnya suatu komposisi
kimia akan membentuk suatu jenis mineral tertentu dan akan menentukan ma#am
batuan.
Batuan reservoir umumnya terdiri dari batuan sedimen, yang berupa batupasir,
batuan karbonat, dan shale atau kadang-kadang volkanik. (asing-masing batuan
tersebut mempunyai komposisi kimia yang berbeda, begitu pula si)at )isiknya. Unsur
atau atom-atom penyusun batuan reservoir perlu diketahui mengingat ma#am dan
jumlah atom-atom tersebut akan menentukan si)at-si)at dari mineral yang terbentuk,
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
2/101
baik si)at-si)at )isik maupun si)at-si)at kimiawinya. (ineral merupakan *at-*at yang
tersusun dari komposisi kimia tertentu yang dinyatakan dalam bentuk rumus-rumus
dimana menunjukkan ma#am unsur-unsur serta jumlahnya yang terdapat dalam mineral
tersebut.
2.1.1.1. Batupasir
(enurut &ettijohn, batupasir dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu :
+rthouart*ites, raywa#ke, dan rkose. &embagian ini didasarkan pada jumlah
kandungan mineralnya.
a. +rthouart*ites+rthouart*ites merupakan jenis batuan sedimen yang terbentuk dari proses
yang menghasilkan unsur sili#a yang tinggi, dengan tidak mengalami meta)ormosa
"perubahan bentuk$ dan pemadatan, terutama terdiri atas mineral kwarsa "uart*$ dan
mineral lainnya yang stabil. (aterial pengikatnya "semen$ terutama terdiri atas
#arbonate dan sili#a. +rthouart*ites merupakan jenis batuan sedimen yang relatip
bersih yaitu bebas dari kandungan shale dan #lay. /abel .1 menunjukkan komposisi
kimia orthouart*ites.
b. raywa#ke
raywa#ke merupakan jenis batupasir yang tersusun dari unsur-unsur mineral
yang berbutir besar, terutama kwarsa dan )eldspar serta )ragmen-)ragmen batuan.
(aterial pengikatnya adalah #lay dan #arbonate. 'e#ara lengkap mineral-mineral
penyusun graywa#ke terlihat pada /abel .. 0omposisi graywa#ke tersusun dari
unsur sili#a dengan kadar lebih rendah dibandingkan dengan rata-rata batupasir, dan
kebanyakan sili#a yang ada ber#ampur dengan silikat "sili#ate$. 'e#ara terperin#i
komposisi kimia graywa#ke dapat dilihat pada /abel .%.
C. rkose
rkose merupakan jenis batupasir yang tersusun dari uart* sebagai mineral
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
3/101
Tabel 2.1.Komposisi Kimia Batupasir Ortoquartites
Tabel 2.2.Komposisi !ineral Gra"#ake
yang dominan, meskipun seringkali mineral arkose )eldspar jumlahnya lebih banyak
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
4/101
dari uart*. 'edangkan unsur-unsur lainnya, se#ara berurutan sesuai prosentasenya
ditunjukkan pada /abel ..
Tabel 2.$.Komposisi Kimia Gra#"ake
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
5/101
0omposisi kimia arkose ditunjukkan pada /abel .2, dimana terlihat bahwa
arkose mengandung lebih sedikit sili#a jika dibandingkan dengan orthouart*ites,
tetapi kaya akan alumina, lime, potash, dan soda.
Tabel 2.%.Komposisi !ineral Arkose
2.1.1.2. Batuan Karbonat
3alam hal ini yang dimaksud dengan batuan karbonat adalah limestone,
dolomite, dan yang bersi)at diantara keduanya. !imestone adalah istilah yang biasa
dipakai untuk kelompok batuan yang mengandung paling sedikit 45 6 #al#ium
#arbonate atau magnesium. 7stilah limestone juga dipakai untuk batuan yang
mempunyai )raksi #arbonate melebihi unsur non-#arbonatenya.
&ada limestone )raksi disusun terutama oleh mineral #al#ite, sedangkan pada dolomite
mineral penyusun utamanya adalah mineral dolomite. /abel .8 menunjukkan
komposisi kimia limestone se#ara lengkap. 3olomite adalah jenis batuan yang variasi
dari limestone yang mengandung unsur #arbonate lebih besar dari 25 6, sedangkan
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
6/101
untuk batuan-batuan yang mempunyai komposisi pertengahan antara limestone dan
dolomite akan mempunyai nama yang berma#am-ma#am tergantung dari unsur yang
dikandungnya. Untuk batuan yang unsur #al#ite-nya melebihi dolomite disebut
dolomite limestone, dan yang unsur dolomite-nya melebihi #al#ite disebut dengan limy,
#al#iti#, #al#i)erous atau #al#iti# dolomite. 0omposisi kimia dolomite pada
Tabel 2.&.Komposisi Kimia Arkose
dasarnya hampir mirip dengan limestone, ke#uali unsur (g+ merupakan unsur yang
penting dan jumlahnya #ukup besar. /abel .9 menunjukkan komposisi kimia unsur
penyusun dari dolomite.
Tabel 2.'.Komposisi Kimia (imestone.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
7/101
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
8/101
2.1.1.$. Batuan S+ale
&ada umumnya unsur penyusun shale ini terdiri dari lebih kurang 24 6 sili#on
dioide "'i+$, 12 6 alumunium oide "l+%$, 8 6 iron oide ";e+$ dan ;e+%. 6
magnesium oide "(g+$, % 6 #al#ium oide "Ca+$, % 6 potasium oide "0$, 1 6
sodium oide "
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
9/101
Tabel 2.,Komposisi Kimia S+ale
2.1.2. Si-at isik Batuan Reservoir
&ada dasarnya semua batuan dapat menjadi batuan reservoir asalkan
mempunyai porositas dan permeabilitas yang #ukup, namun pada kenyataannya hanya
batuan sedimen yang banyak dijumpai sebagai batuan reservoir, khususnya reservoir
minyak. +leh karena itu dalam penilaian batuan reservoir selanjutnya akan banyak
berhubungan dengan si)at-si)at )isik batuan sedimen, terutama yang porous dan
permeable.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
10/101
2.1.2.1. /orositas
&orositas "$ dide)inisikan sebagai )raksi atau persen dari volume ruang pori-
pori terhadap volume batuan total "bulk volume$. Besar-ke#ilnya porositas suatu
batuan akan menentukan kapasitas penyimpanan )luida reservoir. 'e#ara matematis
porositas dapat dinyatakan sebagai :
=
=>b >s
>b
>p
>b ??.???????????????.?.."-1$
dimana :
>b @ volume batuan total "bulk volume$
>s @ volume padatan batuan total "volume grain$
>p @ volume ruang pori-pori batuan.
&orositas batuan reservoir dapat diklasi)ikasikan menjadi dua, yaitu:
1. &orositas absolut, adalah persen volume pori-pori total terhadap volume batuan
total "bulk volume$.
= >olume pori total
bulk volume 1556 . ??????????????."-$
. &orositas e)ektip, adalah persen volume pori-pori yang saling berhubungan
terhadap volume batuan total "bulk volume$.
= >olume pori yang berhubungan
bulk volume 1556 ????????..."-%$
Untuk selanjutnya porositas e)ektip digunakan dalam perhitungan karena dianggap
sebagai )raksi volume yang produktip.
3isamping itu menurut waktu dan #ara terjadinya, maka porositas dapat juga
diklasi)ikasikan menjadi dua, yaitu :
1. &orositas primer, adalah porositas yang terbentuk pada waktu batuan sedimen
diendapkan.
. &orositas sekunder, adalah porositas batuan yang terbentuk sesudah batuan
sedimen terendapkan.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
11/101
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
12/101
wo @ tegangan permukaan minyak-air, dyne#m
wo @ sudut kontak minyak-air.
'uatu #airan dikatakan membasahi *at padat jika tegangan adhesinya positip "
D5o$, yang berarti batuan bersi)at water wet. 'edangkan bila air tidak membasahi *at
padat maka tegangan adhesinya negatip "E D5o$, berarti batuan bersi)at oil wet.
3istribusi #airan dalam sistem pori-pori batuan tergantung pada si)at
kebasahan. 3istribusi )luida tersebut ditunjukkan pada ambar .. 3istribusi
pendulair ring adalah keadaan dimana )asa yang membasahi tidak kontinyu dan )asa
yang tidak membasahi ada dalam kontak dengan beberapa permukaan butiran batuan.
'edangkan distribusi )uni#ulair ring adalah keadaan dimana )asa yang membasahi
kontinyu dan se#ara mutlak terdapat pada permukaan butiran.
Gambar 2.1.
Kesetimbanan Ga"aGa"a /a3aBatas Air!in"ak/a3atan
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
13/101
Gambar 2.2*istribusi I3eal asa lui3a 40ettin5 3an 46on 0ettin 4
untuk Kontak antar Butirbutir Batuan "an Bulata. *istribusi 4/en3ulair Rin5b. *istribusi 4uni7ulair Rin5
2.1.2.$. .............................................................................................................Tekana
n Kapiler
/ekanan kapiler "$ dide)inisikan sebagai perbedaan tekanan antara
permukaan dua )luida yang tidak ter#ampur "#airan-#airan atau #airan-gas$ sebagai
akibat terjadinya pertemuan permukaan yang memisahkan mereka. &erbedaan tekanan
dua )luida ini adalah perbedaan tekanan antara )luida Fnon-wetting )asaG "& nw$ dengan
)luida FHetting )asaG "&w$ atau
@ &nw- &w .????????????????????......"-2$
/ekanan permukaan )luida yang lebih rendah terjadi pada sisi pertemuan permukaan
)luida immis#ible yang #embung. 3i reservoir biasanya air sebagai )asa yangmembasahi "wetting )asa$, sedangkan minyak dan gas sebagai non-wetting )asa atau
tidak membasahi.
/ekanan kapiler dalam batuan berpori tergantung pada ukuran pori dan ma#am
)luidanya, yang se#ara kuantitatip dapat dinyatakan dalam hubungan sebagai berikut :
&r
g h# = =. .#os
. .
????????????????..."-
8$
dimana :
@ tekanan kapiler
@ tegangan permukaan antara dua )luida
#os @ sudut kontak permukaan antara dua )luida
r @ jari-jari lengkung pori-pori
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
14/101
@ perbedaan densitas dua )luida
g @ per#epatan gravitasi
h @ tinggi kolom
3ari &ersamaan -8 dapat dilihat bahwa tekanan kapiler berhubungan dengan
ketinggian di atas permukaan air bebas "oil-water #onta#t$, sehingga data tekanan
kapiler dapat dinyatakan menjadi plot antara h versus saturasi air "' w$, seperti pada
ambar .%. &ada gambar .%, perubahan ukuran pori-pori dan densitas )luida akan
mempengaruhi bentuk kurva tekanan kapiler dan ketebalan *ona transisi.
&ersamaan -8 menunjukkan bahwa h bertambah jika perbedaan densitas
)luida berkurang, sementara )aktor lainnya tetap. =al ini berarti pada reservoir gas
yang terdapat kontak gas-air, perbedaan densitas )luidanya bertambah besar sehingga
mempunyai *ona transisi minimum. 3emikian juga pada reservoir minyak yang
mempunyai &7 gravity rendah, kontak minyak-air akan mempunyai *ona transisi yang
panjang. 0onsep ini ditunjukkan dalam ambar .. Ukuran pori-pori batuan
reservoir sering dihubungkan dengan besaran permeabilitas yang besar akan
mempunyai tekanan kapiler yang rendah dan ketebalan *ona transisinya lebih tipis dari
pada reservoir dengan permeabilitas yang rendah, seperti terlihat pada ambar ..
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
15/101
Gambar 2.$.Kurva Tekanan Kapiler
2.1.2.%. /ermeabilitas
&ermeabilitas dide)inisikan sebagai suatu bilangan yang menunjukkan
kemampuan dari suatu batuan untuk mengalirkan )luida dalam suatu media berporisebagai akibat dari adanya perbedaan tekanan. &ermeabilitas batuan merupakan )ungsi
dari tingkat hubungan ruang antar pori-pori dalam batuan.
3e)inisi kwantitatip permeabilitas pertama-tama dikembangkan oleh =enry
3ar#y "1428$ dalam hubungan empiris dengan bentuk di))erensial sebagai berikut :
>k d&
d!=
???????????????????.."-9$
dimana :
> @ ke#epatan aliran, #mse#
@ viskositas )luida yang mengalir, #p
d&d! @ gradient tekanan dalam arah aliran, atm#m
k @ permeabilitas media berpori.
/anda negatip dalam &ersamaan -9 menunjukkan bahwa bila tekanan
bertambah dalam satu arah, maka arah alirannya berlawanan dengan arah penambahan
tekanan tersebut.
Beberapa anggapan yang digunakan 3ar#y dalam &ersamaan -9 adalah :
1. lirannya mantap "steady state$
. ;luida yang mengalir satu )asa
%. >iskositas )luida yang mengalir konstan
. 0ondisi aliran isothermal
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
16/101
2. ;ormasinya homogen dan arah alirannya hori*ontal
8. ;luidanya in#ompressible.
3alam batuan reservoir, permeabilitas dibedakan menjadi tiga, yaitu :
&ermeabilitas absolut, adalah permeabilitas dimana )luida yang mengalir melalui
media berpori tersebut hanya satu )asa, misal hanya minyak atau gas saja.
&ermeabilitas e)ektip, adalah permeabilitas batuan dimana )luida yang mengalir
lebih dari satu )asa, misalnya minyak dan air, air dan gas, gas dan minyak atau
ketiga-tiganya.
&ermeabilitas relatip, adalah perbandingan antara permeabilitas e)ektip dengan
permeabilitas absolut.
3asar penentuan permeabilitas batuan adalah hasil per#obaan yang dilakukan
oleh =enry 3ar#y. 3alam per#obaan ini, =enry 3ar#y menggunakan batupasir tidak
kompak yang dialiri air. Batupasir silindris yang porous ini 1556 dijenuhi #airan
dengan viskositas , dengan luas penampang , dan panjanggnya !. 0emudian dengan
memberikan tekanan masuk &1pada salah satu ujungnya maka terjadi aliran dengan
laju sebesar I, sedangkan &adalah tekanan keluar "ambar .2$.
Gambar 2.%.*iaram /er7obaan /enukuran /ermeabilitas
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
17/101
3ari per#obaan dapat ditunjukkan bahwa I..!."&1-&$ adalah konstan dan akan
sama dengan harga permeabilitas batuan yang tidak tergantung dari #airan, perbedaan
tekanan dan dimensi batuan yang digunakan. 3engan mengatur laju I sedemikian rupa
sehingga tidak terjadi aliran turbulen, maka diperoleh harga permeabilitas absolut
batuan.
0I !
& &=
. .
." $
1
..................................................................."-4$
'atuan permeabilitas dalam per#obaan ini adalah :
0 dar#yI #m #entipoise ! #m$
s#m$. & & atm$" $
" se#$. " $ "
" " $ "=
%
1
.................."-D$
3ari &ersamaan -4 dapat dikembangkan untuk berbagai kondisi aliran yaitu
aliran linier dan radial, masing-masing untuk )luida yang #ompressible dan
in#ompressible.
&ada prakteknya di reservoir, jarang sekali terjadi aliran satu )asa,
kemungkinan terdiri dari dua )asa atau tiga )asa. Untuk itu dikembangkan pula konsep
mengenai permeabilitas e)ektip dan permeabilitas relatip. =arga permeabilitas e)ektip
dinyatakan sebagai 0o, 0g, 0w, dimana masing-masing untuk minyak, gas, dan air.
'edangkan permeabilitas relatip dinyatakan sebagai berikut :
00
0roo= , 0
0
0rgg= , 0
0
0rww=
dimana masing-masing untuk permeabilitas relatip minyak, gas, dan air. &er#obaan
yang dilakukan pada dasarnya untuk sistem satu )asa, hanya disini digunakan dua
ma#am )luida "minyak-air$ yang dialirkan bersama-sama dan dalam keadaan
kesetimbangan. !aju aliran minyak adalah Iodan air adalah Iw. Jadi volume total "Io
A Iw$ akan mengalir melalui pori-pori batuan per satuan waktu, dengan perbandingan
minyak-air permulaan, pada aliran ini tidak akan sama dengan IoIw. 3ari per#obaan
ini dapat ditentukan harga saturasi minyak "'o$ dan saturasi air "'w$ pada kondisi
stabil. =arga permeabilitas e)ektip untuk minyak dan air adalah :
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
18/101
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
19/101
2.2.1.&. Saturasi lui3a
3alam batuan reservoir minyak umumnya terdapat lebih dari satu ma#am
)luida, kemungkinan terdapat air, minyak, dan gas yang tersebar ke seluruh bagian
reservoir.
'aturasi )luida batuan dide)inisikan sebagai perbandingan antara volume pori-
pori batuan yang ditempati oleh suatu )luida tertentu dengan volume pori-pori total
pada suatu batuan berpori.
'aturasi minyak "'o$ adalah :
'volume pori pori yang diisi oleh yak
volume pori pori totalo=
min
.................."-1$
'aturasi air "'w$ adalah :
'volume pori pori yang diisi air
volume pori pori totalw=
.................................."-1%$
Gambar 2.'.Variasi /7ter+a3ap S#a8 9ntuk Sistem batuan "an Sama 3enan
lui3a "an berbe3a.b8 9ntuk Sistem lui3a "an Sama 3enan
Batuan "an Berbe3a.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
20/101
'aturasi gas "'g$ adalah :1
'volume pori pori yang diisi oleh gas
volume pori pori totalg =
........................."-1$
Jika pori-pori batuan diisi oleh gas-minyak-air maka berlaku hubungan :
'gA 'oA 'w@ 1......................................................................."-12$
Jika diisi oleh minyak dan air saja maka :
'oA 'w@ 1..............................................................................."-18$
/erdapat tiga )aktor yang penting mengenai saturasi )luida, yaitu :
'aturasi )luida bervariasi dari satu tempat ke tempat lain dalam reservoir, saturasi
air #enderung lebih besar dalam bagian batuan yang kurang porous. Bagian
struktur reservoir yang lebih rendah relatip akan mempunyai 'wyang tinggi dan 'g
yang relatip rendah. 3emikian juga untuk bagian atas dari struktur reservoir
berlaku sebaliknya. =al ini disebabkan oleh adanya perbedaan densitas dari masing-
masing )luida.
'aturasi )luida bervariasi dengan kumulatip produksi minyak. Jika minyak
diproduksikan maka tempatnya di reservoir akan digantikan oleh air dan atau gas
bebas, sehingga pada lapangan yang memproduksikan minyak, saturasi )luida
berubah se#ara kontinyu.
'aturasi minyak dan saturasi gas sering dinyatakan dalam istilah pori-pori yang
diisi oleh hidrokarbon. Jika volume #ontoh batuan adalah >, ruang pori-porinya
adalah .>, maka ruang pori-pori yang diisi oleh hidrokarbon adalah :
'o..> A 'g..> @ "1-'w$..>.................................................."-19$
2.1.2.'. Kompresibilitas
(enurut eerstma "1D29$ terdapat tiga konsep kompressibilitas batuan, antara
lain :
0ompressibilitas matriks batuan, yaitu )raksi perubahan volume material padatan
"grains$ terhadap satuan perubahan tekanan.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
21/101
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
22/101
2.2. Komponen Reservoir :an Berupa lui3a Reservoir
0omponen reservoir yang berupa )luida reservoir yang mengisi pori-pori
reservoir seperti air, minyak dan gas mempunyai komposisi dan si)at-si)at )isik
tertentu. Besaran-besaran komposisi dan si)at )isik )luida reservoir gas adalah berupa
gas dan air )ormasi yang akan dibahas satu persatu.
2.2.1. ;ukum+ukum :an Berlaku 9ntuk Gas
as dapat dide)inisikan sebagai )luida atau #airan, umumnya dengan rapatan
dan kekentalan yang rendah, yang tidak dimiliki volume tertentu, melainkan mengisi
penuh wadah apa saja, didalam mana gas itu disimpan.
2.2.1.1. Gas I3eal
as ideal adalah gas hipotik dengan volume total molekul yang dapat diabaikan
terhadap volume wadah dan tidak ada gaya tarik diantara molekul-molekul ini. +leh
karena itu dibuktikan bahwa gas ideal ini memenuhi persamaan :
&> @ @ tetapan ?..??????????????????????.."-1$
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
23/101
Jadi bila volume dialurkan terhadap tekanan akan diperoleh suatu hiperbola. !ain
halnya dengan hukum gas ideal berikut ini.
2. ;ukum =+arles
Berbunyi pada suatu tekanan volume sejumlah tertentu gas berubah
sedemikian, sehingga selalu berbanding lurus dengan suhu mutlaknya. tau dapat
dituliskan :
>/ @ /etapan????????????????????????."-$
bila jumlah dan tekanan gas tetap, dan volume dialurkan terhadap suhu mutlak, akan
diperoleh garis lurus. aris ini akan melalui titik dari sumbu, artinya pada 5oR atau 5o0
volume gas adalah 5. 3ari hidup sehari-hari dikenal bahwa suhu mutlak ini di#apai, gasakan mengembun dan bahkan kemudian membeku. =al ini menunjukkan bahwa pada
suhu yang #ukup rendah, hukum yang sederhana ini tidak berlaku lagi gas-gas didalam
alam. 'uatu hukum yang hampir sama dengan hukum Charles ialah hukum ay
!ussa#.
$. ;ukum Ga" (ussa7
Berbunyi dalam volume yang tetap tekanan sejumlah tertentu gas selalu
berbanding lurus dengan mutlaknya.
&/ @ /etapan ????????????????????????".%$
=ukum Boyle dan =ukum Charles dapat digabung sebagai berikut volume, >, dapat
dianggap sebagai )ungsi dari tekanan, & dan suhu mutlak, /
> @ ) "&,/$ ?..??????????????????????? "-$
3e))erensiasi akan memberikan :
d> @ d//
>d&
&
>
&/
+
=ukum Boyle dapat ditulis sebagai :
> @&
C pada / tetap. Jadi :
&
>
&
>&
&
C
&
>
/
===
??..?????????????.."-2$
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
24/101
=ukum Charles dapat ditulis sebagai :
/C> L= pada & tetap, jadi :
/
>C
/
> L
&
==
???????..?????????????.."-8$
Bila &ersamaan "-2$ dan "-8$ disubstitusikan kedalam persamaan "-$ akan
diperoleh :
/
>d/
&
>d&d> += atau
/
d/
&
d&
>
d>=+ ?????????????????????...."-
9$
7ntegrasi persamaan de)erensial ini akan memberikan :
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
25/101
ln > A ln & @ ln / A /etapan
&> @ CG/ ???????????????????????.. "-4$
dengan CG ialah suatu tetapan.
%. ;ukum Avoa3ro
Berbunyi pada tekanan gas suhu yang sama, dalam suhu yang sama semua gas
ideal memiliki jumlah molekul yang sama. &ernyataan setara dengan pernyataan bahwa
gas ideal apa saja dalam jumlah mol "gram molekul$ yang sama, akan menempati
volume yang samaapabila diukur pada tekanan dan suhu yang sama. /ernyata dari
per#obaan, 1 mol gas apa saja memiliki volume sebesar , liter, pada 5o
C dan 1 atm.Bila =ukum vogadro digabungkan dengan persamaan ay !ussa#, yakni dengan
mengambil CG @ @
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
26/101
1. ;ukum Van 3er 0aals
3ia mengemukakan persamaan sebagai berikut :
( ) R/b>>
ap
=
+ ?????????????????????? "-%5$
Untuk 1 mol gas nyata. /etapan a dan b mempunyai harga yang berbeda-beda untuk
gas yang berlainan, dan selalu positi). besaran a merupakan korelas, karena adanya
gaya tarik antar molekul. Besaran ini harus ditambahkan pada tekanan nyata &,
tekanan gas yang diderita oleh dinding wadah akan lebih besar. /etapan b akan
men#erminkan volume molekul-molekul itu. /etapan ini harus dipergunakan dari
volume wadah, karena ruang gerak yang sebenarnya adalah lebih ke#il dari padavolume wadah itu. /abel dibaeah ini menunjukkan harga a dan b untuk beberapa harga
gas. & dalam atm, > dalam liter, / dalam o0 dan R @ 5,5452.
Tabel 2.1@Tetapan Van 3er 0aals
as a "atm, liter $ b "liter$
C=
C=8
C=
C=
C+
,2%
2,4D
,91
,%D5
%,2D
5,594
5,594
5,5291
5,521%8
5,589
Untuk n mol gas, persamaan "-%5$ menjadi :
( ) nR/nb>>
anp
=
+ ????????????????????? "-%1$
Bila tetapan a dan b tidak diketahui, besaran ini dapat diperkirakan dari data kritik.
3apat dibuktikan kemudian bahwa a@ % >#dan b @ 1% >#, dengan dan >#
masing-masing ialah tekanan dan volume kritik gas tersebut.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
27/101
&ersamaan >an der Haals ini sering tidak sesuai untuk perhitungan teknik, karena
sering > harus dihitung dari & dan / yang diperoleh dari eksperimen, dan persamaan
>an der Hals adalah persamaan pangkat tiga dalam >. !agi pula persamaan ini tidak
mudah digunakan untuk #ampuran gas.
2. ;ukum Kea3aan Ber+ubunan
=ukum ini telah menampilkan )aktor daya mampat "#ompresibility )aktor, M$.
Untuk gas nyata hukum gas umum dapat dirubah menjadi :
&> @ M
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
28/101
&R @#&
& dan
#
R/
// =
dan /#masing-masing ialah tekanan dan suhu kritik. =arga-harga suhu dan tekanan
kritik untuk beberapa hidrokarbon ter#antum dibawah ini :
Tabel 2.11.Si-atsi-at isika 3ari /en"usunpen"usun Gas Alam.
'enyawa Rumus B( /C"o;$ "
oR$ "psia$
metana
etanapropana
n-butana
n-pentana
isopentana
n-heksana
n-heptana
n-oktana
C-dioksida
nitrogen
=-sul)ida
C=
C=8C%=4
C=15
C2=1
C2=1
C8=1
C9=18
C4=14
C+
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
29/101
2.2.2.1. Sen"a#a !olekul Karbon
as alam ditinjau dari senyawa molekul karbon ialah beberapa jumlah atom C
yang menyusunnya selama ikatan senyawa molekul karbon masih berbentuk gas.
'eperti dikemukakan oleh Bur#ik, N.J. "1D81$, bahwa dalam keadaan standart
senyawa hidrokarbon yang terdiri dari ikatan-ikatan atom C dari deretan para)in dapat
berada dalam keadaan gas, #air dan padat, bergantung pada jumlah atom C dalam satu
molekulnya, yaitu :
C1sampai dengan Cberupa gas
C2sampai dengan C19berupa #air.
C14sampai keatas berupa padat yang tidak berwarna.3ari sini dapat disimpulkan, bahwa komposisi gas ditinjau dari senyawa molekul
karbonya hanya terdiri dari C1-C dalam satu molekulnya. Jadi penyusun dari gas
adalah hanya terdiri dari metana, etana, propana, serta buitana.
2.2.2.2. Kan3unan Sen"a#a (ain.
as alam dapat terjadi dalam keadaan sendiri, tau terdapat bersama-sama
dengan minyak. as ini terutama terdiri dari anggota-anggota yang mudah menguap
dari golongan yang terdiri dari 1 sampai atom tiap molekul akan tetapi dapat
dimengerti, bahwa sejumlah ke#il dari hidrokarbon dengan berat molekul lebih tinggi
juga terdapat. 3isamping gas hidrokarbon, gas ini juga mengandung dalam jumlah
yang berbeda C+,
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
30/101
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
31/101
mengandung molekul-molekul hidrokarbon ringan yang pada kondisi permukaan
membentuk )asa #air.
Gambar 2.>.*iaram asa 9ntuk Gas Basa+
&ada kondisi separator gas biasanya mengandung lebih banyak hidrokarbon menengah.
as yang diproses di separator akan men#airkan juga butan dan propana. gas basah
di#irikan dengan +R di permukaan diatas 155.555 'C)'/B, dan minyak assosiated
dengan gra)ity lebih besar dari 125o &7.
$. S#eet Gas
'weet gas adalah gas alam yang tidak mengandung hidrokarbon sul)ida "= '$,
tetapi dapat mengandung nitrogen "
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
32/101
Jika dalam #ampuran nitrogen terkandung sampai, 15 6 mole nitrogen, maka
akan terjadi penyimpangan harga M sebesar 1 6. Jika terkandung 5 6 mole atau
lebih, maka akan terjadi penyimpangan sebesar % 6 atau lebih.
3ide)inisikan suatu )aktor kompresibilitas aditi), akibat e)ek nitrogen "
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
33/101
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
34/101
&engaruh =idrogen 'ul)ida "='$ terhadap kompresibilitas :
'uatu gas alam akan dikatakan sour gas apabila mengandung 1 gram = ' per
#ubi# )eet. 'our gas bersi)at korosi), bahkan bisa menjadi ra#un jika konsentrasinya
#ukup besar. =' di dalam konsentrasi yang ke#il dapat diabaikan, sehingga untuk
Gambar 2. 12.
aktor Kompresibilitas 9ntuk ;2Sperhitungan )aktor kompresibilitas dapat dilakukan tanpa koreksi seperti yang
dilakukan terhadap nitrogen "
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
35/101
#ondensition dalam reservoir tersebut. 'edangkan pada titik "dew pointtitik embun
#airan mulai terbentuk, dengan turunnya tekanan dari titik ketitik % jumlah #airan
dalam reservoir bertambah. &ada titik % ini merupakan titik dimana jumlah maksimum
#airan yang dapat terjadi.
Gambar 2.1$.*iaram asa 9ntuk Reservoir Gas Kon3ensat
&enurunan tekanan selanjutnya menyebabkan #airan kembali menjadi gas. +R yang
diperoleh dari reservoir gas kondensat umumnya sekitar 95.555 'C;'/B, dengan
gra)ity dengan gra)ity sebesar 855&7.
2.2.$. Si-at isik *an T+ermo3inamika Gas
'i)at-si)at tersebut antara lain berupa kompresibilitas gas, density dan spesi)ik
gra)ity gas, kelarutan gas, vis#ositas gas serta enthalpi gas.
2.2.$.1. Kompresibilitas Gas
&ada pembahasan ini kompresibilitas atau daya mampat yang akan dibahas
antara lain meliputi :
1. ;aktor kompresibilitas gas
. 0ompresibilitas gas
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
36/101
1. aktor Kompresibilitas Gas
;aktor kompresibilitas gas "M$ adalah perbandingan antara volume sebenarnya
yang ditempati oleh gas pada tekanan dan temperatur tertentu dengan adanya volume
yang akan menempati, jika gas berkelaluan seperti gas ideal pada tekanan dan
temperatur yang sama. tau dapat dituliskan dengan persamaan :
M @ideal
sebenarnya
>
>???????????????????????...."-
%9$
;aktor kompresibilitas tidak konstan, tetapi bervariasi dengan perubahan komposisi
gas, temperatur dan tekanan.;aktor kompresibilitas gas dapat diperkirakan berdasarkan hubungan yang
berbunyi pada temperatur dan tekanan tereduksi yang sama semua gas hidrokarbon
mempunyai harga )aktor kompresibilitas yang sama. /emperatur dan tekanan tereduksi
dide)inisikan sebagai berikut :
/emperatur tereduksi "/R$ @ //# ????????????????."-%4$
/ekanan tereduksi "&R$ @ &??????????????..??"-%D$
3imana /#dan masing-masing adalah temperatur dan tekanan kritik dapat dihitung
dengan menggunakan gra)ik pada gambar dibawah ini.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
37/101
Gambar 2.1%. Tipe /lot 3ari aktor Kompresibilitas Sebaai unsi Tekanan*an Temperatur Konstan.
Untuk gas hidrokarbon multikomponen dipakai konsep F&seudo Criti#al
/emperaturGp/R$ dan F&seudo redu#ed &ressure"p&R$ dengan persamaan sebagai
berikut :
p/# @ Oi /#i??????????????????????..?."-5$
p @ Oi i????????????????????????"-1$
maka :p/R @ / p/# ???????????????????????..?"-$
p&R @ &p ????????????????????????.?"-%$
3engan gra)ik hubungan antara p/R, p&R dan *, maka dapat di#ari harga )aktor
kompresibilitas "*$
Gambar 2.1&.
Si-atsi-at /seu3o7riti7al Gas Alam Sebaai unsi Gra-it" Gas
2. Kompresibilitas Gas
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
38/101
0ompresibilitas gas dide)inisiskan sebagai perubahan )raksi volume per unit
perubahan tekanan atau dapat dituliskan sebagai berikut :
==
d&
d>
>
1
d&
>d>Cg ????????????????????."-$
dimana :
Cg @ kompresibilitas gas
> @ volume gas
& @ tekanan
3alam unit praktis kompresibilitas adalah perubahan )raksi volume per psi atau karena
)raksi tanpa satuan, maka satuan kompresibilitas adalah psi
-1
.0adang-kadang kompresibilitas gas persamaanya ditulis sebagai berikut :
C/
gd&
d>
>
1
= ??????????????????????"-
2$
3imana tanda / menunjukkan temperatur dijaga konstan.
0ompresibilitas gas ideal :
&ersamaan yang paling sederhana untuk gas ideal adalah :
&> @ nR/ atau > @&
nR/ ????????????????.."-
8$
dimana :
> @ volume total gas
& @ /ekanan
n @ mole gas
R @ konstanta gas
/ @ temperatur
maka:
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
39/101
Gambar 2.1'.Kompresibilitas Gas Alam Sebaai unsi *ari Tekanan
3an Temperatur Re3u7e3.
=
g p
nR/
>
1C
@p
1
p
nR/
nR/
&
=
????????????..???????"-9$
0ompresibilitas as @ nR/&
M?????????????????????.."-4$
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
40/101
0emudian persamaan diturunkan terhadap tekanan pada temperatur konstan menjadi :
= M
d&
dM&
p
nR/
nR/M
&C
g
@d&
dM
M
1
&
1 ??????????????????.??????."-D$
&ada tekanan rendah, )aktor kompresibilitas M menurun karena kenaikkan tekanan dan
dengan demikian turunan M terhadap & adalah negati) dan Cg lebih besar dari pada
keadaan gas ideal. Halaupun demikian, pada tekanan tinggi M bertambah dengan
bertambahnya tekanan dan turunan M terhadap & adalah positi) dan harga Cglebih ke#il
dari keadaan gas ideal.
2.2.$.2. *ensitas Gas
3ensitas gas adalah berat gas tiap satu satuan volume gas tersebut atau :
&.> @ n. *. R./
n @ w(
atau :
/.R.M
&.(
>
w= dimana w( adalah densitas gas " g $
Berat jenis gas merupakan perbandingan antara densitas gas dengan densitas gas
standart, yaitu udara
'gas @udara
gas
???????????????.????????? "-25$
&ada kondisi standarty, densitas gas akan berbanding lurus dengan berat molekulnya
"($, sehingga berat jenisnya :
'gas @D8,4
(
(
( gas
udara
gas = ????????????????????.. "-21$
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
41/101
&ada situasi di lapangan, )luida yang keluar dari reservoir gas biasanya akan terurai
menjadi #airan "kondensat$ dan gas setelah dipisahkan di separator untuk perhitungan
biasanya dipakai berat jenis "'$ )luida yang keluar dari reservoir ")$ dan ini bisa
di#ari dengan persamaan :
oog
ogg
)(-.1%455R
-24-.R-
+
+= ???????????..????????"-2$
dimana :
Rg @ perbandingan gas terhadap kondensat, 'C;'/B
g @ gra)ity gas yang keluar dari separator
o @ gra)ity dari kondensat "#airan$
@&72,1%1
2,11o+
(o @ berat molekul dari kondensat
@D,2&7
854o
2.2.$.$. Kelarutan Gas
0elarutan gas dapat dibedakan menjadi dua yaitu : kelarutan gas dalam air dan
kelarutan gas dalam minyak.1. Kelarutan Gas *alam Air
0elarutan gas dalam air, selain dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur juga
oleh kadar garam "salinitas dan dinyatakan dalam #ubi# )eet gas pada kondisi 1,9
psia, dan 85 o; per barrel pada temperatur 85o;.
3idalam perhitungan, biasanya selalu diadakan koreksi dengan menggunakan
persamaan berikut :
$555.15
QO1"RR
swsw
= ?????????????????????? "-
2%$
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
42/101
Gambar 2.1).Kelarutan Gas *alam Air
dimana :
Rswp @ kelarutan gas dalam air reservoir, #u)tbbl
Rsw @ kelarutan gas dalam air murni
Q @ ;aktor koreksi "ambar dan tabel$
O @ kegaraman air, ppm
Tabel 2.12.aktor Koreksi Kearaman
/emperature
o;
;aktor 0oreksi,
Q
155
125
5.59
5.525
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
43/101
55
25
5.5
5.5%%
2.Kelarutan Gas *alam !in"ak
0elarutan gas dalam minyak dide)inisikan sebagai banyaknya #ubi# )eet gas
pada tekanan 1,9 psia dan temperatur 85o; yang berada dalam minyak mentah
Gambar 2.1,.Kurva Kelarutan Gas Sebaai unsi Tekanan Reservoir
"#rude oil$ sebanyak satu barrel tanki pengumpul "'/B$ ketika keduanya masih berada
pada kondisi tekanan dan tempeartur reservoir.
3inyatakan dalam satuan #u)t'/B. 0elarutan gas dalam minyak adalah )ungsi dari
tekanan, temperatur, komposisi minyak dan gas.
- &engaruh /ekanan :
(isalkan gas dan minyak pada temperatur konstan, maka jumlah kelarutan gas
bertambah dengan bertambahnya tekanan, ini terjadi sampai titik gelembung dan
diatas tekanan titik gelembung kelarutan gas akan menjadi konstan, karena semua
gas telah terlarut dalam minyak.
- &engaruh /emperatur :
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
44/101
&ada tekanan konstan kelarutan gas dalam minyak berkurang dengan bertambahnya
temperatur.
- &engaruh 0omposisi as :
0elarutan gas dalam minyak mentah berkurang dengan naikknya konsentrasi
penyusun dengan berat molekul yang rendah dalam gas tersebut. 0arena berat jenis
gas ditentukan oleh berat molekul dari tiap penyususn gas. 3an telah diselidiki bahwa
pada temperatur dan tekanan tertentu kelarutan suatu gas dalam minyak mentah
adalah berkurang dengan berkurangnya berat jenis gas.
- &engaruh 0omposisi (inyak :
3ata hasil per#obaan kelarutan gas dalam minyak mentah menunjukkan bahwakelarutan gas naik dengan menurunnya berat jenis minyak mentah. Berat jenis minyak
mentah yang rendah menunjukkan besarnya konsentrasi penyusun minyak dengan
berat molekul yang rendah oleh karena itu akan terdapat lebih banyak kemiripan
antara gas dan minyak dalam si)at kimianya. Berat jenis minyak berkurang dengan
bertambahnya o&7 minyak. 3engan demikian pengaruh komposisi minyak terhadap
kelarutan gas dapat dinyatakan, bahwa pada tekanan dan temperatur tertentu
kelarutan gas dalam minyak mentah naik dengan bertambahnya o&7 minyak.
'uatu minyak mentah dikatakan jenuh "saturated$ dengan gas pada suatu
tekanan dan temperatur tertentu, jika pada suatu penurunan tekanan sedikit saja
beberapa dari gas dibebaskan dari larutan, dan sebaliknya kalau tidaka da gas yang
dibebaskan dari larutan, minyak mentah dikatakan tidak jenuh "under saturated$
dengan gas pada temperatur tertentu tersebut. &ada kondisi under saturated tidak ada
gas bebas yang kontak dengan minyak mentah atau tidaka da gas #ap.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
45/101
Gambar 2.1>.Kelarutan Gas *alam !in"ak *ari Reservoir !in"ak
(apanan Bi San3" /a3a Temperatur 1'@o
&ada gambar diatas pada tekanan reservoir mula-mula %.255 psi, gas yang terlarut
sebanyak 289 'C;'/B. ra)ik menunjukkan tidak ada gas yang dikembangkan dari
larutan, ketika tekanan turun dari tekanan mula-mula sampai .255 psi. 3emikian pada
daerah ini minyak adalah tidak jenuh, dan tidak ada )asa gas bebas "gas #ap$ pada
reservoir. /ekanan .255 psia disebut tekanan titik gelembung ini gas bebas pertama
mun#ul, dan daerah pada tekanan kurang dari .255 psia disebut daerah jenuh, dimana
pada daerah ini terbentuk gas #ap.
2.2.$.%. aktor Volume ormasi Gas
dalah perbandingan antara volume gas pada kondisi reservoir dengan kondisi
permukaan :
s#s#
g/dan&padagas.vol
/dan&padagas.vol= ??????????????????? "-
2$
s#s#s# &/.R.n.M
&/.R.n.* @
&/.*
&./.*
s#s#
s#
0eadaan dipermukaan &s# @ 1,9 psia, temperatur @ 25oR serta Ms# @ 1 maka
didapat.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
46/101
#u)t&
/.*54%,5
g= ????????????????????"-
22$
Untuk mendapatkan volume dalam barrel, maka :
s#)barrel&
/.*5525,5
&
/.*
812,2
54%,5g == ???????????"-
28$
2.2.$.&. Vis7ositas Gas
>is#ositas gas murni "satu komponen$ tergantung pada tekanan dan
temperatur, tetapi untuk gas #ampuran "gas alam$ vis#ositas akan tergantung pula
pada komposisi. ambar ".5$ memperlihatkan hubungan kurva antara vis#ositas
versus gra)ity gas, pada tekanan dan temperatur tertentu, yaitu pada tiap temperatur
85o;, 155o;, 55o;, %55o;, dan 55o;.
Carr-0obayashi dan Burrow telah menyusun gra)ik korelasi perhitungan
vis#ositas pada temperatur dan tekanan reservoir, dengan memperlihatkan )aktor
impurities. =al ini terlihat pada gambar ".5 $, ".1$, ".$ yang didasarkan atas
hubungan :$/,(")ga = ???????????????????????"-
29$
$/,&") rrga
g =
??????????????????????."-
24$
dimana :
ga @ vis#ositas pada tekanan 1 atm
g @ vis#ositas pada tekanan tinggi
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
47/101
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
48/101
Gambar 2.2@. Kurva ;ubunan Gas Vs Gra-it" Gas
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
49/101
Gambar 2.21.Vis7ositas Gas Alam pa3a 1 atm
Gambar 2.22./enaru+ / 3an T pa3a Vis7ositas Gas
2.2.$.'. Ent+alpi Gas
Nnthalpi gas adalah kandungan panas gas, dimana merupakan )ungsi dari
kapasitas panas gas tersebut. Nnthalpi gas naik dengan naiknya temperatur. &erubahan
enthalpi karena perubahan temperatur dan tekanan dinyatakan dengan persamaan :
d&$/>"/>d/Cd=pp += ?????????????????.???.?"-
2D$
dimana :
Cp @ spesi)ik heat pada tekanan konstan, yakni @ "=/$p, B/U "lbmol$ "oR$
& @ tekanan absolut, psia
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
50/101
/ @ temperatur absolut, oR
> @ volume sistem, #u)t
'uku pertama pada ruas kanan dari persamaan "-2D$ menyatakan pengaruh
temperatur terhadap enthalpi gas dalam keadaan ideal, dan suku kedua menyatakan
pengaruh tekanan terhadap enthalpi gas real, suku kedua persamaan ".2D$ yang
merupakan perubahan enthalpi terhadap tekanan, bisa dinyatakan hubungannya dengan
)aktor kompresibilitas gas, M, menurut persamaan :
&
/ /
M
&
R/
&
=
=
??????????????????.???."-85$
dimana :R @ konstanta gas. Untuk harga = dalam B/Ulb mol, R @ 1,D48 B/Ulb mol
oR.
M @ )aktor kompresibilitas gas.
1. Ent+alpi Komponen !urni
Nnthalpi komponen murni dihitung dengan persamaan :
= @ =o - "=oP =$????????????????????..??.."-81$
dimana :
= @ enthalpi pada kondisi yang diinginkan, B/Ulb mol
=o @ enthalpi keadaan gas ideal, B/Ulb
=arga enthapi keadaan gas ideal, =ountuk beberapa senyawa diberikan pada gambar
"1$ dan "$ dalam lampiran . 'edangkan enthalpi keadaan gas dari senyawa lain
")raksi petroleum$, bisa diperkirakan dari gambar "%$ pada lampiran ..
&engaruh tekanan terhadap enthalpi, suku kedua pada persamaan ".81$
dihitung dengan persamaan :
( ) ( )[ ] ( )[ ]{ $"L#
o$o"
#
o
#
oR/==R/==R/== += ?????????.."-8$
dimana:
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
51/101
( )[ ] $o"#o R/== @ &engaruh tekanan terhadap enthalpi Fsmple )luidG, yang bisa
didapat dari gambar lampiran.
( )[ ]{ $"L#o R/== @ 0oreksi penyimpangan dari enthalpi Fsimple )luidG karenapengaruh tekanan yang didapat dari gambar lampiran.
w @ a#entri# )aktor dari komponen
. Nnthalpi Campuran
Nnthalpi #ampuran gas hidrokarbon yang telah diketahui komposisinya,
dihitung berdasarkan data-data konstanta-konstanta komponen murninya. Nnthalpi
#ampuran gas dalam keadaan ideal dihitung dengan )raksi mol rata-rata dari enthalpi
keadaan gas ideal komponen murninya.
=i
oii
o
m =:= ?????????????????????????"-8%$
dimana iadalah )raksi mol komponen i.
#entri )aktor #ampuran juga dihituing sebagai )raksi mol rata-rata dari a#entri#
)aktor komponen murninya.
= i iim w:w ?????????????????????????."-8$
=arga-harga pseudo#riti#al digunakan untuk menghitung pseudoredu#ed pressure dan
pseudoredu#ed temperatur, untuk memperoleh ( )[ ] $o"#
oR/== dan
( )[ ]{ $"L#o R/== .0emudian a#entri# )aktor #ampuran dan pseudo#riti#altemperatur digunakan untuk menghitung pengaruh terhadap enthalpi #ampuran, "=oP
=$m.
( ) ( )[ ] ( )[ ] $"L#o
m
$o"
#
o
#mm
oR/==wR/==R/== += ???????."-82$
Nnthalpi #ampuran pada tekanan dan temperatur yang diinginkandiperoleh
dengan substansi =omdan "=oP =$m. untuk =
odan "=o-=$ dalam persamaan ".81$
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
52/101
&erhitungan enthalpi #ampuran dua )asa harus didahului dengan melakukan )lash
#al#ulation untuk memperoleh jumlah mol dan komposisi masing-masing )asa.
0emudian enthalpi masing-masing )asa dihitung dengan prosedur yang sama seperti
diatas.
2.2.%. Komposisi Kimia Air ormasi
0omposisi kia air )ormasi untuk setiap lapangan berbeda satu dengan yang
lainnya. 3ibandingkan dengan air laut, maka air )ormasi mempunyai rata-rata kadar
garam yang lebih tinggi. +leh karena itu, komposisi kia air )ormasi berbeda-beda,
maka analisa kimia air )ormasi perlu dilakukan untuk menentukan jenis dan jumlahkandungannya. 0omposisi kimia air )ormasi pada umumnya mengandung berbagai
garam-garam mineral yang berupa kation-kation dan analisa anion-anion yang #ukup
terperin#i dijelaskan pada sub bab berikutnya. 0ation yang sangat umum terdapat
adalah
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
53/101
. (agenesium
7on ini konsentrasinya lebih ke#il dari #alsium. seperti ion-ion #alsium, ion
magnesium bereaksi dengan ion #arbonate membentuk s#ale atau plugging. Untuk
(gC+%pembentukan s#ale yang terjadi tidak seganas CaC+%dan juga (g'+berupa
larutan, sedang Ca'+tidak.
%. 'odium
'odium merupakan unsur penyususn air )ormasi pada reservoir, se#ara normal
tidak menimbulkan persoalan tetapi akan menyebabkan endapan
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
54/101
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
55/101
2.2.%.&. /enaru+ Sul-i3a Ter+a3ap Komposisi Kimia Air ormasi
danya =' didalam air akan meningkatkan adanya tingkat korosi. =' dapat
se#ara alamiah terdapat didalam air, atau mungkin dihasilkan oleh bakteri yang
mereduksi sul)ate, Jika air yang mula-mula bebas =' kemudian menunjukkan adanya
tanda-tanda =' , hal ini menyatakan adanya bakteri tersebut disuatu tempat didalam
sistem sedang mengkarati pipa atau dinding tangki, sehingga menghasilkan sul)ida besi
yang merupakan penyumbat )ormasi.
2.2.&. Si-atsi-at isik Air ormasiir hampir selalu didapat dimana endapan hidrokarbon tersebut berada. 'i)at-
si)at air yang berhubungan dengan persoalan teknik perminyakan sangat penting untuk
diketahui. Berikut ini akan dibi#arakan mengenai si)at )isik air )ormasi, yang meliputi
viskositas, )aktor volume )ormasi, densitas, kelarutan gas dalam air )ormasi dan
kompresibilitas air )ormasi.
2.2.&.1. Kompresibilitas Air ormasi
ir )ormasi yang terdapat didalam reservoir yang undersaturated "tidak jenuh$
tidak membebaskan gas akibat turunnya tekanan. /etapi sebaliknya untuk reservoir
saturated, gas dibebaskan dari larutan didalam air )ormasi akibat turunnya tekanan
sehingga akan menaikkan saturasi gas.
3idalam pembahasan kompresibilitas air ini juga akan dibagi menjadi dua bagian
yaitu :
1. 0ompresibilitas air didalam reservoir undersaturated
. 0ompresibilitas air didalam reservoir saturated
1. Kompresibilitas Air *i3alam Reservoir 9n3ersaturate3
ra)ik korelasi dari 3odson dan 'tanding seperti pada gambar dibawah ini,
dapat digunakan untuk menentukan kompresibilitas air didalam reservoir yang
undersaturated.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
56/101
Gambar 2.2$.Kompresibilitas Air "an Bebas Gas
Gambar 2.2%./enaru+ (arutan Gas /a3a Kompresibilitas Air
3isini juga diperlukan data-data seperti temperatur, dan tekanan reservoir dan salinitas
air )ormasi. 'e#ara matematis kompresibilitas air dide)inisikan :
= Cwp
CwCwpCw
??????????????????????? "-88$
3imana :
Cwp @ kompresibilitas air murni
. 0ompresibilitas ir 3idalam Reservoir 'aturated
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
57/101
0ompresibilitas air dihitung dari persamaan sebagai berikut :
d&
dR
Bw
Bg
d&
dBw
Bw
1
Cw sw
+= ??????????????????? "-89$
dimana :
=
d&
dBw
Bw
1ditentukan dengan menggunakan gambar .%. "untuk air bebas$
dan gambar .. "untuk koreksi pengaruh gas dalam larutan.
d&
dRsw @ditentukan dengan menggunakan gambar .2, yaitu gra)ik
korelasi dari Ramey untuk )resh water dan gambar .8 digunakan
untuk korelasi akibat pengaruh salinitas padad&
dRsw
&erhitungan kompresibilitas air ini memerlukan data-data seperti salinitas air )ormasi,
temperatur, tekanan dan )aktor volume )ormasi gas yang terlarut dalam air.
2.2.&.2. Ekspansi T+ermal Air ormasi
Nkspansi thermal air murni dapat dinyatakan dalam beberapa #ara, tetapi #ara
yang paling tepat seperti ditunjukkan dalam gambar .9 dan gambar .4., dimana
)aktor volume )ormasi di-plot-kan vs temperatur.
Gambar 2.2&.Koreksi *ari Kelarutan Gas Alam 9ntuk /a3atanpa3atan Terlarut.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
58/101
Gambar 2.2'./eruba+an Gas Alam *alam =ampuran Air *enan Tekanan vs Tekanan.
Nkspansi thermal air murni adalah merupakan kemiringan dari kurva tersebut pada
beberapa kondisi tertentu dan dnyatakan dalam barrel per barrel per o;.
/abel .1. menyatakan hubungan antara komposis ion air )ormasi dengan air laut
serta komposis air )ormasi pada sumur %, 'over ;arm, (#0ean County &a.
Nkspansi /hermal air murni pada tekanan konstan dapat dinyatakan sebagai berikut :
&/
>
>
1
= ????????????????????????."-84$
Tabel 2.1%.Komposisi Air ormasi
0omposisi 7on ir ;ormasi 'umur %,sover ;arm, (# 0eanCounty &a, "ppm$
ir !aut "ppm$
aAA
(gAA
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
59/101
'+-
Cl-
Br
-
7-
9%599.%5
%515/otal @ 18.55
.9551D.15
--%.25
dimana :
@ joe)isien ekspansi thermal air murni , 1o;
> @ volume air, bbl
> @ perubahan >olume air, bbl
/ @ perubahan temperatur air, o;
2.2.&.$ . Ta+anan (istrik Air ormasi
/ahanan listrik ini merupakan si)at )isik air yang penting dan diperlukan dalam
log listrik sumur-sumur untuk identi)ikasi serta korelasi )ormasi untuk menentukan
letakposisi H+C.
Resistivity "spesi)i# resistan#e$ air adalah suatu pengukuran se#ara konduksi
elektrolitik dan berbanding lurus dengan luas penampang dan berbanding terbalik
dengan panjangnya, sehingga dituliskan :
!
rR= ???????????????????????????.."-8D$
dimana :
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
60/101
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
61/101
Gambar 2.2,.Resistivit" 3ari (arutan So3ium =+lori3e *alam Air
untuk Konsentrasi *enan T konstan.
2.$. Kon3isi Reservoir
Oang dimaksud dengan kondisi reservoir hidrokarbon adalah tekanan dan
temperatur reservoir hidrokarbon yang dalam hal ini adalah tekanan dan temperatur
reservoir sebelum diproduksikan. /ekanan dan temperatur reservoir hidrokarbon
berperan penting dalam kegiatan eksplorasi maupun eksploitasi kegiatan hidrokarbon,
tekanan dan temperatur suatu reservoir sangat mempengaruhi peren#anaan pemboran ,
pelaksanaan pemboran, perhitungan #adangan, maupun #ara memproduksihidrokarbon direservoir yang bersangkutan ke permukaan.
2.$.1. Tekanan Reservoir
Oang dimaksud tekanan reservoir hidrokarbon adalah tekanan didalam pori-
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
62/101
pori batuan yang berisi hidrokarbon dalam keadaan statik. /ekanan reservoir sangat
mempengaruhi si)at-si)at )isik )luida reservoir dan kemapuan reservoir untuk
mengangkat )luida reservoir untuk mengangkat )luida reservoir kepermukaan sehingga
sangat mempengaruhi volume #adangan hidrokarbon dan #ara produksinya. /ekanan
hidrokarbon sebenarnya merupakan hasil dari gaya-gaya yang bekerja pada pori-pori
batuan, meliputi tekanan hidrostatik, tekanan over-burden dan tekanan kapiler.
&ada tekanan statik, ada tiga )aktor yang mempengaruhi tekanan suatu
reservoir hidrokarbon, yaitu tekanan hidrostatik, tekanan kapiler dan tekanan over-
burden.
1. /ekanan =idrostatik/ekanan hidtrostatik pada suatu titik dalam pori batuan adalah tekanan yang
ditimbulkan oleh berat kolom air "air )ormasi$ vertikal dari permukaan sampai titik
yang bersangkutan dalam keadaan statik. 'e#ara umum tekanan hidrostatik dapat
dinyatakan dalam bentuk :
3::Cph w= ????????????????????.."-95$
dimana :
ph @ tekanan hidrostatik
w @ densitas rata-rata air )ormasi
3 @ kedalaman vertikal
C @ )aktor konversi yang besarnya adalah 5,521D bila & dalam psi, w dalam
ppg, 3 dalam )t.
5,155 bila & dalam ks#, w dalam g##, 3 dalam meter.
3ensitas rata-rata air )ormasi dapat berbeda antara suatu daerah dengan daerah
lainnya, sehingga tekanan hidrostatik juga dapat berbeda antara suatu daerah dengan
daerah yang lain. /ekanan )luida suatu titik pori batuan "tekanan pori$ pada suatu
daerah dikatakan FnormalG apabila harganya sama dengan tekanan hidrostatik yang
seharusnya terjadi pada titik tersebut.
/ekanan pori yang lebih besar dari tekanan hidrostatik disebut tekanan
FabnormalG sedangkan bila lebih ke#il dari tekanan FhidrostatikG disebut tekanan
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
63/101
FsubnormalG.
Untuk mempermudah penggambaran tekanan distribusi tekananan se#ara
vertikal, biasanya digunakan istilah Fgradien tekanan F yaitu pertambahan tekanan
untuk setiap satuan kedalaman. 'eperti halnya dengan tekanan hidrostatik, maka
gradien tekanan normal suatu daerah berbeda dengan daerah lainnya.
. /ekanan 0apiler
0arena reservoir hidrokarbon umumnya mengandung lebih dari satu )asa )luida
yang tidak ber#ampur se#ara homogen. (aka )enomena tekanan kapiler sangat
berpengaruh terhadap distribusi tekanan reservoir se#ara vertikal. ;enomena tekanankapiler menyebabkan variasi saturasi )luida se#ara vertikal pada pori-pori batuan diatas
*ona air., yang berati menyebabkan terjadinya variasi densitas rata-rata, )luida se#ara
vertikal dalam pori-pori batuan diatas *ona air. 'elisih tekanan antara dua titik
ketinggian "kedalaman$ yang berbeda dalam batuan diatas *ona air adalah sama dengan
selisih harga tekanan kapiler antara dua titik yang bersangkutan, yang mana akan lebih
ke#il dari padabesarnya selisih tekanan yang terjadi pada *ona air dengan jarak vertikal
yang sama.
Untuk reservoir gas alam, perbedaan tekanan kapiler antara titik tertinggi reservoir
dengan bidang Fgasd-water #onta#kG adalah sebesar :
( )gw1
h = ????????????..??????????"-91$
@ perbedaan tekanan, psi
h @ ketinggian pun#ak reservoir dari bidang gas-water #onta#k
w @ densitas air )ormasi, lb#u)t
w @ densitas gas, lb#u)t
%. /ekanan +ver Burden
/ekanan +verburden yang bekerja pada suatu lapisan atau tubuh batuan dapat
dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
64/101
( )d**%%,5&oM
5
= ?????????..???????????."-
9$
dimana :
&o @ tekanan over burden, psi
* @ interval kedalaman, )t
"*$ @ densitas batuan pada interval kedalaman ke-*, g##
3ensitas suatu batuan merupakan )ungsi dari densitas matriks, densitas )luida yang
mengisi pori-pori batuan dan porositas batuan yang dapat dinyatakan dengan rumus
persamaan :
( ) mb)lb .1. += ?????????.??????????."-
9%$
dimana :
b @ 3ensitas batuan, g##
@ &orositas batuan
)l @ 3ensitas )luida yang mengisi pori batuan, g##
mb @ densitas matrik batuan, g##
/ekanan over burden batuan dapat menyebakan terjadinya tekanan abnormal
pada reservoir hidrokarbon yang berupa tubuh batu pasir berbentuk lensa yang berada
diantara lapisan-lapisan serpih yang tebal. &ada saat lapisan serpih terkompaksi akibat
penimbunan oleh endapan diatasnya, sehingga over burden yang timbul semakin besar.
2.2.2. Temperatur Reservoir
Berdasarkan anggapan bahwa bumi berisi magma yang sangat panas, maka
dengan bertambahnya kedalaman temperatur juga akan naik. Besar ke#ilnya kenaikantempertur akan tergantung pada gradien temperaturnya. radien temperatur ini
disebut juga dengan gradien geotermal, yaitu bilangan yang menunjukkan besarnya
kenaikan temperatur tiap turun ke dalam bumi se#ara tegak lurus sedalam satu )t.
radien geotermal ini biasanya berkisar 1.8 o; tiap 155 )t. 'e#ara matematis
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
65/101
temperatur )ormasi dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :
/3 @ /p A " t 3 $ ........................................................................ "-9$
dimana :
/3 @ temperatur pada kedalaman 3,o;
/p @ temperatur permukaan rata-rata,o;
t @ gradien temperatur,o;155 )t
3 @ kedalaman, )t.
2.%. DenisCenis Reservoir
2.%.1. Ber3asarkan /erankap Reservoir
Jenis reservoir berdasarkan perangkap reservoir dapat dibagi menjadi tiga,
yaitu perangkap struktur, perangkap stratigra)i, dan perangkap kombinasi struktur dan
stratigra)i.
2.%.1.1. /erankap Struktur
&erangkap struktur merupakan perangkap yang paling orisinil dan sampai saat
ini merupakan perangkap yang paling penting. Berbagai unsur perangkap yang
membentuk lapisan penyekat dan lapisan reservoir "sehingga dapat menangkap
minyak$ disebabkan gejala tektonik atau struktur, misalnya pelipatan dan pematahan.
'ebetulnya kedua unsur ini merupakan unsur utama dalam pembentukan perangkap.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
66/101
Gambar 2.2>./rinsip /enCebakan !in"ak 3alam
/erankap Struktur
&erangkap yang disebabkan perlipatan merupakan perangkap utama. Unsur
yang mempengaruhi perangkap ini adalah lapisan penyekat dan penutup yang berada
diatasnya dan dibentuk sedemikian sehingga minyak tidak dapat lagi kemana-mana,
seperti yang ditunjukkan pada ambar .D.
Untuk mengevaluasi suatu perangkap lipatan terutama mengenai ada tidaknya
tutupan "batas maksimal wadah dapat diisi oleh )luida $ tidak mempermasalahkan
apakah lipatan itu ketat atau landai. 'uatu lipatan dapat saja terbentuk tanpa terjadinya
suatu tutupan sehingga tidak dapat disebut suatu perangkap. 3isamping itu ada
tidaknya tutupan tergantung pada )aktor struktur dan posisinya ke dalam. Contohnya,
pada permukaan didapatkan struktur tutupan, tetapi makin ke dalam
makin menghilang. Jadi untuk mengevaluasi perangkap pelipatan selain dari adanya
tutupan juga harus dievaluasi apakah tutupan tersebut terdapat pada lapisan reservoir.
&erangkap patahan sering juga terdapat dalam berbagai reservoir minyak dangas. ejala patahan "sesar$ dapat bertindak sebagai unsur penyekat dalam penyaluran
minyak. 'ering dipermasalahkan apakah patahan itu merupakan penyekat atau
penyalur. 'mith "1D88$ mengemukakan bahwa persoalan patahan sebagai penyekat
sebetulnya tergantung dari tekanan kapiler. 'e#ara teoritis memperlihatkan bahwa
patahan dalam batuan yang basah air tergantung pada tekanan kapiler dari medium
dalam jalur patahan tersebut. Besar-ke#ilnya tekanan yang disebabkan oleh
pelampungan minyak atau kolom minyak terhadap besarnya tekanan kapiler,
menentukan sekali apakah patahan itu bertindak sebagai penyalur atau penyekat. Jika
tekanan tersebut lebih besar daripada tekanan kapiler maka minyak masih dapat
tersalurkan melalui patahan, tetapi jika lebih ke#il maka patahan tersebut bertindak
sebagai suatu penyekat. &atahan yang berdiri sendiri tidaklah dapat membentuk suatu
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
67/101
perangkap. Beberapa unsur yang harus dipenuhi untuk terjadinya suatu perangkap
yang hanya disebabkan karena patahan, yaitu :
1. danya kemiringan wilayah
. =arus paling sedikit dua patahan yang berpotongan
%. danya suatu pelengkungan lapisan atau suatu pelipatan
. &elengkungan dari patahan itu sendiri dan kemiringan wilayah
3alam prakteknya jarang sekali terdapat perangkap patahan murni. &atahan
biasanya hanya merupakan suatu pelengkung daripada suatu perangkap struktur.
2.%.1.2. /erankap Stratira-i
&rinsip perangkap stratigra)i ialah minyak dan gas terjebak dalam perjalanannya
ke atas, terhalang dari segala arah terutama dari bagian atas dan pinggir, karena batuan
reservoir menghilang atau berubah )asies menjadi batuan lain atau batuan yang
karakteristik reservoir menghilang sehingga merupakan penghalang permeabilitasnya.
Beberapa unsur utama perangkap stratigra)i "ambar .%5$ ialah :
Gambar 2.$@.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
68/101
Beberapa 9nsur 9tama 3alam /erankap
Stratira-i? /en+alan/ermeabilitas
3an Ke3u3ukan Struktur1. danya perubahan si)at lithologi dengan beberapa si)at reservoir, ke satu atau
beberapa arah sehingga merupakan penghalang permeabilitas.
. danya lapisan penutuppenyekat yang menghimpit lapisan reservoir tersebut ke
arah atas atau ke pinggir.
%. 0eadaan struktur lapisan reservoir yang sedemikian rupa sehingga dapat menjebak
minyak yang naik. 0edudukan struktur ini sebetulnya melokalisasi posisi tertinggi
dari daerah potensial rendah dalam lapisan reservoir yang telah tertutup dari arah
atas dan pinggir oleh beberapa unsur tersebut di atas. 0edudukan struktur ini dapat
disebabkan oleh kedudukan pengendapan atau juga karena kemiringan wilayah.
&erubahan si)at litologi si)at reservoir ke suatu arah daripada lapisan reservoir
dapat disebabkan :
a. &embajian, dimana lapisan reservoir yang dihimpit di antara lapisan penyekat
menipis dan menghilang, dapat dilihat pada ambar .%1.
b. &enyerpihan "shale-out$, dimana ketebalan tetap, akan tetapi si)at litologi berubah
"ambar .%.$.
#. &ersentuhan dengan bidang erosi.
&ada hakekatnya, perangkap stratigra)i didapatkan karena letak posisi struktur
tubuh batuan sedemikian sehingga batas lateral tubuh tersebut merupakan penghalang
permeabilitas ke arah atas atau ke pinggir. Jika tubuh batuan reservoir ke#il dan
sangat terbatas, maka posisi struktur tidak begitu penting, karena seluruhnya atau
sebagian besar dari tubuh tersebut merupakan perangkap. &osisi struktur hanya
menyesuaikan letak hidrokarbon pada bagian tubuh reservoir "ambar .%%.$. Jika
tubuh reservoir memanjang atau meluas, maka posisi struktur sangat penting.
&erangkap tidak akan terjadi jika tubuh reservoir berada dalam keadaan horisontal.
Jika bagian tengah tubuh terlipat, maka perangkap yang terjadi adalah perangkap
struktur "antiklin$. Untuk terjadinya perangkap stratigra)i, maka posisi struktur lapisan
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
69/101
reservoir harus sedemikian sehingga salah satu batas lateral tubuh reservoir "yang
dapat berupa unsur di atas tadi$, merupakan penghalang permeabilitas ke atas.
!evorsen "1D2$, membagi perangkap stratigra)i sebagai berikut :
1. /ubuh batuan reservoir terbatas "lensa$
a. Batuan reservoir klastik detritus dan volkanik.
b. Batuan reservoir karbonat terumbu, bioherm
. &embajian, perubahan )asies ataupun porositas dari lapisan reservoir ke suatu arah
regional ataupun lokal dari :
a. Batuan reservoir klastik detritus
b. Batuan reservoir karbonat.%. &erangkap ketidak-selarasan.
Gambar 2.$1./embaian (apisan Reservoir Sebaai
9nsur /erankap Stratira-i 1@8
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
70/101
Gambar 2.$2./en"erpi+an (apisan Reservoir DariCemari8
Sebaai 9nsur /erankap Stratira-i
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
71/101
Gambar 2.$$.
/enampan Beberapa Tubu+ /asir !emperli+atkan
/osisi Akumulasi !in"ak Bumi KarenaKe3u3ukan Struktur
2.%.1.$. /erankap Kombinasi
&erangkap reservoir kebanyakan merupakan kombinasi perangkap struktur dan
perangkap stratigra)i. Beberapa kombinasi antara unsur stratigra)i dan unsur struktur
adalah sebagai berikut :
1. 0ombinasi antara lipatan dengan pembajian
3alam ambar .%, dapat dilihat bahwa kombinasi lipatan dengan pembajian
dapat terjadi karena salah satu pihak pasir menghilang dan di lain pihak hidung
antiklin menutup arah lainnya. =al ini sering terjadi pada perangkap stratigra)i
normal.
. 0ombinasi antara patahan dan pembajian
0ombinasi pembajian dengan patahan lebih biasa daripada pembajian yang berdiri
sendiri. 0ombinasi ini terjadi karena terdapat suatu kemiringan wilayah yang
membatasi bergerak ke suatu arah dan pada arah lain ditahan oleh suatu patahan
dan pada arah lainnya ditahan oleh pembajian "ambar .%2$.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
72/101
Gambar 2.$%.Kombinasi /erankap Stratira-i 3an Struktur (ipatan
*imana 3i Satu /i+ak (apisan Reservoir !embaCi
Gambar 2.$&./eta Struktur /erankap Kombinasi
/ata+an 3an /embaCian
2.%.2. Ber3asarkan !ekanisme /en3oron Reservoir
/elah diketahui bahwa minyak bumi tidak dapat mengalir sendiri dari reservoir
ke lubang sumur produksi bila tidak terdapat suatu energi pendorong. 3alam
reservoir, dikenal ada lima mekenisme pendorong , yaitu : solution gas drive reservoir,
gas #ap drive reservoir, water drive reservoir, gravitational segregation drive reservoir,
dan #ombination drive reservoir.
2.%.2.1. Solution Gas *rive Reservoir
Reservoir jenis ini disebut solution gas drive, yang disebabkan oleh energi
pendesak minyak berasal dari perubahan )asa pada hidrokarbon ringan yang semula
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
73/101
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
74/101
Gambar 2.$'.Solution Gas *rive Reservoir
Re#overy yang mungkin di peroleh sekitar 2 - %5 6. 3engan demikian
untuk reservoir jenis ini pada tahap teknik produksi primernya meninggalkan residual
oil yang #ukup besar. &roduksi air hampir-hampir tidak ada, sehingga meskipun
terdapat #onnate water tetapi hampir-hampir tidak dapat terproduksi "reservoir
terisolir$.
2.%.2.2. Gas =ap *rive Reservoir
&ada beberapa tempat terakumulasinya minyak bumi, kadang-kadang
komponen ringan dan menengah dari minyak bumi tersebut membentuk suatu )asa gas.
as bebas ini kemudian melepaskan diri dari minyaknya dan menempati bagian atas
reservoir dengan membentuk suatu tudung. =al ini merupakan energi pendorong
minyak bumi dari reservoir ke lubang sumur dan mengangkatnya ke permukaan.
Bila reservoir dikelilingi batuan perangkap, maka energi yang menggerakkan
minyak berasal ekspansi gas #ap dan ekspansi gas terlarut, lalu melepaskan diri.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
75/101
Gambar 2.$).Karakteristik Tekanan? /I? 3an GOR pa3a
Solution Gas *rive Reservoir
(ekanisme yang terjadi pada gas #ap reservoir adalah minyak pertama kali
diproduksikan, permukaan antara minyak dan gas akan turun, gas #ap berkembang ke
bawah selama produksi berlangsung. Untuk jenis reservoir ini, umumnya tekanan
reservoir akan lebih konstan dibandingkan dengan solution gas drive. =al inidisebabkan bila volume gas #ap drive telah demikian besar, maka tekanan minyak
berkurang dan gas yang terlarut dalam minyak akan melepaskan diri menuju ke gas
#ap, dengan demikian minyak akan bertambah ringan, en#er, dan mudah untuk
mengalir menuju lubang bor "ambar .%4$.
0enaikan gas oil ratio juga sejalan dengan pergerakan permukaan ke bawah, air
hampir-hampir tidak diproduksikan sama sekali. 0arena tekanan reservoir relatip ke#il
penurunannya, juga minyak berada di dalam reservoirnya akan terus semakin ringan
dan mengalir dengan baik, maka untuk reservoir jenis ini akan mempunyai umur dan
re#overy sekitar 5 - 5 6, yang lebih besar jika dibandingkan dengan jenis solution
gas drive. 'ehingga residu oil yang masih tertinggal di dalam reservoir ketika lapangan
ini ditutup adalah lebih ke#il jika dibandingkan dengan jenis solution gas drive
"ambar .%4$.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
76/101
Gambar 2.$,.Gas =ap *rive Reservoir
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
77/101
Gambar 2.$>.
Karakteristik Tekanan? /I? 3an GOR
pa3a Gas =ap *rive Reservoir
2.&. /erkiraan Reservoir Gas
&okok-pokok perkiraan reservoir disini akan membahas tentang perkiraan
#adangan, produktivitas )ormasi, dan peramalan ulah reservoirnya.
2.&.1. /erkiraan =a3anan Reservoir
da tiga metode perhitungan perkiraan #adangan yang akan dibahas disini,
yaitu : metode volumetris, metode material balan#e, dan metode de#line #urve.
2.&.1.2. !eto3e Volumetris
Bila suatu reservoir gas diproduksikan, maka kemampuan reservoir tersebut
untuk memproduksikan )luidanya makin lama makin berkurang atau menurun. =al ini
akan dapat dengan jelas pada plot tekanan "&$ atau kuadrat tekanan "& $ atau tekanan
semu "&*$ dan s#terhadap waktu dan produksi komulati) "p$.
&roduksi dari suatu reservoir akan segera di hentikan setelah batas ekonomisnya
ter#apai, dimana biaya produksi akan sama dengan harga jual dari gas yang dihasilkan
oleh reservoir tersebut. Batas ekonomis dapat berubah setiap saat, sehingga pada
waktu tertentu suatu reservoir dihentikan produksinya karena telah men#apai batas
ekonomisnya, maka disaat lain mungkin saja reservoir tersebut diproduksikan kembali
. Bila tahap diatas di#apai, maka berakhirlah sudah tahap produksi primer dari
reservoir tersebut.
&erhitungan #adangan gas umumnya dapat dirumuskan, sebagai berikut :
as mula-mula "initial oil in pla#e$ :
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
78/101
i ( )
=
gi
wiB
1'1.h..%285 , 'C;???????..?????????"-
92$
as sisa pada keadaan Fabondenment pressureG :
p ( )
=
ga
wiB
1'1.h..%285 , 'C;???????.?????????"-
98$
as yang dapat diproduksikan "ultimate re#overy$ :
p ( )
=
gagi
wiB
1B
1'1.h..%285 , 'C;?????..????????."-
99$
(elihat rumus diatas, maka harga-harga i, adan pakan sangat tergantung pada
ketelitian data-data area "$, ketebalan lapisan "h$, porositas rata-rata " $, saturasi
air pada saat reservoir diketemukan "'wi$, dan ketelitian si)at )isik )luida reservoir "Bg$.
0emudian harus diingat pula, bahwa penentuan tekanan abonden sangat
mempengaruhi harga ultimate re#overy.
0etelitian data sangat tergantung pada jumlah adanya sumur-sumur deliniasi
dan analisa data log "kualitati)$ sumur-sumur tersebut. =al ini sangat penting, karena
berhubungan dengan data h akan merupakan harga >b"bulk volume$ reservoir.
&ada umumnya orang menghitung >b berdasarkan #ontoh #ountur isopak,
reservoir itu seolah-olah dibagi dalam beberapa segmen, dimana tiap-tiap segmen
dibatasi oleh dua bidang sejajar. !uas dari masing-masing segmen dibatasi oleh dua
garis #ountur yang berbeda volume segmen tadi dapat dihitung berdasarkanpersamaan, sebagai berikut:
1. &iramida /erpan#ung
[ ]1nn1nnb
.%
h> ++ ++= ??????????????????"-94$
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
79/101
dengan syarat : 2,5
n
1n +
. /rapesium /erpan#ung :
[ ]1nnb
h> ++= ???????????????..???????."-9D$
dengan syarat :
2,5
n
1n +
dimana :
>b @ volume segmen, a#re )t
h @ ketebalan per segmen, yaitu jarak antara garis isopak, )t
n @ luas daerah yang dikelilingi oleh garis isopak yang lebih rendah, a#re
nA1 @ luas daerah yang dikelilingi oleh garis isopak yang lebih tinggi, a#re
0etelitian dalam membuat #ountur isopak tergantung pada banyaknya data log sumur-
sumur yang telah dibor. Hharton, telah memberikan pedoman untuk membuat peta
isopak, yang pada dasarnya :
- /otal net sand
- net oilgas sand
- Countur dari titik potong dari batas-batas yang ada terhadap top sand dan bottom
sand.
=arga untuk resrervoir tersebut umumnya diperoleh dari analisa statistik data
"umumnya #ut-o)) porosity berdasarkan batas 'wiatau >#lay$ tiap lapisan, tiap sumur :
1. dengan h :
= hh
??????????????????????????"-45$
dengan banyak data i @ 1,,..n
. dengan h :
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
80/101
=
h.
h..?????????????????????????"-
41$
dengan banyak data i @ 1, , ? n
dimana :
@ porositas rata-rata untuk reservoir, )raksi
@ porositas per lapisan atau per bulk volume tertentu, )raksi
h @ tebal lapisan, )t
@ luas area, a#re
'elain dengan #ara volumetrik, maka harga idapat pula diperoleh dengan bantuananalisa Fmaterial balan#eG bila diketahui data produksi, data )luida reservoir, data
water in)luk jika dibawah pengaruh water drive me#hanism.
1. Untuk depletion 3rive, berdasarkan persamaan O @ a - m
yaitu :
p @ i - m
*
p??????????????????????."-4$
. Untuk Hater 3riveCombination, berdasarkan persamaan :
O @ b A n, yaitu :
O @ i A 0 untuk steady state
O @ i A C untuk semi steady state
O @ i A B untuk unsteady state ?????.?????.."-4%$
'elanjutnya, data 'wi yang digunakan untuk perhitungan diatas dapat diperoleh dari
dua sumber yaitu :
1. 3ari petrophysi#al data, yaitu data kapiler #ontoh batuan yang dianggap mewakili
"representati)$
. 3ari analisa data logging sumur se#ara statistik serentak dengan > #lay vs prosen
ketebalan total lapisan, yang kemudian digunakan untuk #ut-o)).
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
81/101
Oang terakhir adalah data )luida reservoir, yaitu si)at )isik gas "Bg$, umumnya
diperoleh dari data laboratorium nalisa ;luida Reservoir, ";R$.
Bg @ 5,5525&
*/??????????????????????.."-
4$
3ata dari laboratorium umumnya berupa tabulasi harga-harga )aktor * atas penurunan
harga-harga tekanan "&$, atau * @ ) "&$, pada harga temperatur "/$ konstan.
2.&.1.2. !eto3e !aterial Balan7e
(aterial balan#e untuk gas adalah atas dasar keseimbangan materi dan hukum
&>/ untuk gas.
= rdireservoiadasemulayang'C;reservoirdarikandiproduksiyang'C;
rdireservoitersissayang'C; ?????????????????.."-42$
adapun persamaan material balan#e, adalah sebagai berikut :
p @ i - Bg"iBgi - He A Bw. Hp$ ??????????????"-48$
dimana :
p @ &roduksi gas kumulati), 'C;
i @ jumlah gas mula-mula, 'C;
He @ water in)lu, 'C;
Hp @ produksi air kumulati), 'C;
Bw @ )aktor volume air, 'C;'/B
Bgi @ )aktor volume gas pada tekanan reservoir, &i, 'C;C;
Bg @ )aktor volume gas pada tekanan reservoir &, 'C;C)
&i @ tekanan reservoir mula-mula, psia
2.&.1.$. !eto3e *e7line =urve
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
82/101
(etode yang lain untuk perhitungan perkiraan #adangan adalah de#line #urve,
yang berujud suatu kurva plotting antara rate vs waktu, dan produksi kumulati) vs
rate.
(etode ini memerlukan suatu asumsi, bahwa makin lama rate produksi sumur
akan makin menurun, oleh karena itu analisa de#line #urve hanya d)apat digunakan
selama kondisi mekanis dan radiue pengurasan tetap konstan didalam suatu sumur
mampu berproduksi pada kapsitasnya.
nalisa de#line #urve memerlukan beberapa data produksi, dan data-data ini
merupakan data yang paling mudah diperoleh karena selalu di#atat dengan teliti
sehingga #ara yang paling mudah untuk pena)siran adalah : men#ari hubungan antararate produksi terhadap waktu dan produksi komulati), kemudian mengestrapolasikan
hubungan itu sampai suatu batas ekonomis. /itik potong ekstrapolasi dengan batas
ekonomis. /itik potong ekstrapolasi dengan batas ekonomis itu memunjukkan
kemungkinan sumur dan re#overy di masa mendatang.
nggapan yang digunakan pada metode ini adalah :
1. Reservoir atau sumur diproduksikan pada kapasitasnya
. &er)orman#e reservoir dimasa datang tetap sama dengan per)orman#e reservoir
dimasa lalu.
/iga jenis de#line #urve yang umum dikenal adalah :
1. Nksponential de#line
. =yperboli# de#line
%. =armoni# de#line
Untuk menganalisa karakteristik reservoir terhadap tipe dari produ#tion de#line
#urve, dengan anggapan bahwa kita bekerja dengan reservoir ideal dimana tidak ada
tekanan proporsional terhadap jumlah hidrokarbon yang tersisa. 'elanjutnya dianggap
bahwa &7 dari sumur-sumur konsytan selama masa produksinya, sehingga rate
produksi selalu sebanding dengan tekanan reservoir.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
83/101
&ada kenyataanya, keadaan reservoir yang ideal itu jarang ditemukan. /ekanan
reservoir biasanya tidak proporsional dengan hidrokarbon yang tertinggal, sebagai
akibat berkurangnya jumlah hidrokarbon yang tertinggal di reservoir.
&ada saat yang bersamaan, &7 umumnya tidak konstan tetapi menurun karena
proses pengosongan resrervoir. =ubungan rate produksi dengan waktu pada kertas
semilog tau produksi dengan kumulati) produksi pada kertas biasa tidak lagi linier,
melainkan berupa kurva melengkung. (aka dari tipe kurva ini akan di hasilkan tipe
kurva ini akan di hasilkan tipe hyperboli# de#line #urve, bisa melengkungnya tidak
pegas dan harmoni# de#line bila melengkungnya jelas. Berikut ini akan dibahas ketiga
tipe de#line #urve tersebut.1. Eponential *e7line =urve
Nponential de#line tersebut juga dengan eometrik semilog atau #onstan
per#entage de#line, yang di#irikan oleh kenyataan, bahwa penurunan rate produksi
per unit waktu merupakan suatu )raksi yang konstan dari rate produksi.
. nalisa (atematis =ubungan Rate &roduksi-Haktu
Untuk menunjukkan tipe eksponential de#line dengan #ara yang paling mudah
adalah dengan #ara yang paling mudah adalah dengan #ara statistik melalui
prosedur Floss ratioG.
!oss ratio dide)inisikan sebagai rate produksi per satuan waktu dibagi dengan
turunan pertama rate produksi terhadap waktu, dan diberi simbol FaG. 3engan
metode ini rate produksi per unit waktu pada kolom ke dua, sedang
perbandingan keduanya "a @ loss ratio $ pada kolom ke tiga. 'ebagai kesimpulan
apabila loss ratio ini konstan atau hampir konstan, maka de#line ini merupakan
tipe eksponential. 'elanjutnya harga ini "a$ diSpakai untuk mengestrapolasikan
rate produksi sampai batas ekonomis "e#onomi# limit$ . &rosedur ekstrapolasi
dapat dinyatakan sebagai berikut : (etode untuk mendapatkan loss ratio dari
ratye produksi yang diketahui adalah tetap sama digunakan, tetapi untuk
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
84/101
mendapatkan rate produksi di masa datang, metode ini dipakai se#ara terbalik
dengan loss ratio konstan.
0urva rate produksi-waktu untuk tipe eksponential de#line #urve yang
mempunyai suatu loss ratio yang konstan memenuhi persamaan :
adtd
= ???????????.????????????."-49$
dimana adalah suatu konstyanta positi). 7ntegrasi persamaan -49 dengan batas @
iuntuk t @ 5 memberikan hasil :
@ 1. e-ta????????????????..?.???.."-44$
persamaan -44 jelas merupakan bentuk eksponential dan menyatakan bahwa bila rate
produksi diplot terhadap waktu, akan membentuk suatu garis lurus pada kertas semi
log.
B. nalisa (atematis =ubungan Rate &roduksi-&roduksi 0umulati)
&ersamaan untuk kurva rate kumulati) dapat diperoleh dengan integrasi dari
persamaan -9D sebagai berikut :
==5
at
i
t
o
p dtetdt-
demngan batas integrasi p @ 5 pada t @ 5, maka persamaan :
p @ a "i - $ ???????????????????????."-4D$
persamaan -4D menunjukkan, bahwa bila rate produksi diplot versus produksi
kumulati) pada kertas koordinat biasa akan diperoleh suatu garis lurus, dengan sudut
a.
Bentuk kurva rate produksi vs waktu dan rate produksui vs produksi kumulati) dapat
dilihat pada gambar .5. dan .1.
&ada linier plot besarnya susut a, sukar ditentukan karena bentuk kurva melengkung.
/etapi pada plot dikertas semilog besarnya a, dapat ditentukan karena dari bentuk
kurva yang diperoleh berupa garis lurus. !ihat gambar.-5.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
85/101
T
Gambar 2.%@.*e7line =urve 3ari Rate /ro3uksi vs 0aktu 3alam (inier /lot
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
86/101
Gambar 2.%1.Kurva Eksponential *e7line 3ari Rate/ro3uksi vs 0aktu 3alam Semilo /lot
Gambar 2.%2.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
87/101
Kurva Eksponential *e7line 3ari Rate /ro3uksi vs /ro3uksi Kumulati- 3alam(inier /lot
Untuk mengetahui prosentase penurunan bulanan "mountly de#line per#entage$dinyatakan sebagai :
6a$155"6
dtd155d == ??????.????????????."-D5$
. =yperboli# 3e#line Curve :
3idalam hyperboli# de#line #urve, penurunan rate produksi per unit waktu yang
merupakan suatu )raksi dari rate produksi, sebanding dengan rate produksi
pangkat suatu bilangan pe#ahan. Bilangan ini brerharga dari 5 sampai 1.
. nalisa (atematik =ubungan Rate &roduksi-Haktu :
/ype hyperboli# atau log-log de#line ini, dapat di#irikan oleh perubahan loss
ratio yang membentuk suatu deret hitung, karena itu turunan pertama dari loss ratio
adalah konstan atau hampir konstan, dan diberi notasi b.
=arga rate-rate b ini adalah digunakan untuk mengestrapolasikan data-data rate
produksi pada titik yang diberikan, dibagi dengan perbandingan dari penurunan rate
produksi, terhadap produksi total selama selang sebelumnya. /urunan pertama
ditentukan sebagai kenaikan dari loss ratio pada interval yang diberikan dibagi dengan
total produksi selama interval yang sama.
Bila turunan pertama dari loss ratio konstan atau mendekati konstan, maka persamaan
de)erensialnya dapat dinyatakan oleh :
bdt
dtd
d
=
????????????..????????????"-D1$
3imana b adalah suatu konstanta positi).
=asil integrasi persamaan -D1 memberikan :
oabtdtd
= ????.?????..???????????"-D$
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
88/101
atau
bta
dt
d
o+= ????????????..?????????."-D%$
Untuk memperoleh hubungan rate-waktu, persamaan -D% diintegrasikan dengan
mengambil @ i untuk t @ 5, sehingga diperoleh :
b1
o
ia
bt1
+= ???????????.?????????."-D$
dari persamaan -D terlihat hubungan rate-wakttu untuk hyperboli# akan merupakan
garis lurus pada kertas log-log dan diperlukan penggeseran ke kanan sejauh "a ob$ danslope garis lurus adalah "-1b$
B. nalisa (atematik =ubungan Rate &roduksi 0umulati)
&roduksi kumulati) diperoleh dengan mengintegrasikan persamaan -D dengan
mengambil p @ 5 pada t @ 5, maka diperoleh :
+
=
1a
bt1
b1
a-
b11
oi
io
p ?????????.?????????."-D2$
setelah mengeliminir t dengan persamaan -D, maka persamaan -D2 menjadi :
( )( ) ( )( )b1b1i
b
iop
b1
a-
= ???????????????????"-D8$
&ersamaan -D8 menunjukkan hubungan antara rate produksi dan produksi kumulati)
akan berupa garis lurus bila diplot pada kertas log-log.
(ounthly de#line per#entage diperoleh dari persamaan -D :
6bta
155
dtd1553
o+== ???????????????????."-D9$
'etelah mengeliminir t pada persamaan -D9 dengan persamaan -D maka diperoleh :
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
89/101
( ) ( ) 6
a
1553
b
b
io
= ???????????????????????."-D4$
ini berati bahwa de#line per#entage sebanding dengan rate produksi pangkat b.
%. =armoni# 3e#line Curve
Bentuk harmoni# de#line #urve merupakan bentuk khusus dari bentuk hyperboli#,
yaitu untuk harga b @ 1
. nalisa (atematik =ubungan rate &roduksi- Haktu
3engan memasukkan hargan b @ 1 pada persamaan -D akan diperoleh hubungan
antara rate-waktu, yaitu :
@ i " 1 A tao$-1
????????????..????????.."-DD$=ubungan ini memberikan kurva garis lurus pada kertas log-log.
Gambar 2.%$.Kurva ;"perboli7 *e7line untuk b F @?$
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
90/101
Gambar 2.%&.Kurva ;"perboli7 *e7line untuk b F @?&
B. nalisa (atematik =ubungan Rate &roduksi 0umulati)
=ubungan rate-produksi kumulati) untuk tipe harmoni# diperoleh dengan
mengintegrasikan persamaan -9D dengan mengambil harga p @ 5 untuk t @ 5,
sehingga diperoleh :
p @ ao i"log i - log $???????????????????"-155$
&ersamaan -155 akan memperlihatkan suatu bentuk garis lurus apabila diplot pada
kertas semilog, dengan rate produksi diplot pada skala log.
&ersentase penurunan bulanan "mountly de#line per#entage$ untuk tipe harmoni#
de#line #urve, adalah :
6a
1553
io
= ???????????????????????????????"-151$
2.&.2. /erkiraan /ro3uktivitas ormasi
&roduktivitas )ormasi adalah kemampuan suatu )ormasi untuk mengalirkan
)luida dari reservoir ke dalam sumur produksi. &roduktivitas )ormasi dapat dinilai
berdasarkan besaran produ#tuvity inde "&7$.
-
8/14/2019 Reservoir Gas.doc
91/101
&roduktivitas )ormasi dipengaruhi oleh besarnya energi pendorong dan
dipengaruhi oleh si)at )isik batuan, si)at )isik )luida, pressure drawdown, dan dimensi
dari sistem, yaitu drainage radius "re$ dan ketebalan )ormasi.
2.&.2.1. *eliverabilit"
3eliverability dapat dide)inisikan sebagai kapasitas aliran dalam keadaan stabil
ata