BAB II PENGUKURAN POROSITAS
2.1 TUJUAN PERCOBAAN Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui besarnya porositas dari suatu sampel core (inti batuan) berdasarkan volume total batuan (bulk volume), volume butiran (grain volume) dan volume pori batuan (pore volume) dengan menggunakan metode penimbangan dan metode mercury injection pump (porosimeter) dan bertujuan untuk mengetahui bagaimana peranan pengukuran porositas dalam pengaplikasiannya di lapangan. 2.2 DASAR TEORI Porositas adalah suatu ukuran yang menunjukkan besar rongga dalam batuan reservoir. Porositas batuan dapat didefinisikan sebagai kemampuan batuan dalam menyimpan fluida yang dikandung. Besar kecilnya suatu nilai porositas dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain: bentuk partikel, susunan pengepakan partikel, distribusi ukuran partikel, sementasi, rekahan dan gerowongan, serta kompaksi. Porositas ditinjau dari aspek geologi atau menurut waktu pembentukannya dibagi menjadi dua, yaitu: 1. Porositas primer Porositas primer adalah porositas yang terjadi bersamaan dengan proses pengendapan batuan. 2. Porositas sekunder Porositas sekunder adalah porositas yang terjadi setelah proses pengendapan batuan, seperti yang disebabkan karena proses pelarutan (larutnya sebagian batuan yang mudah larut ke dalam air yang berkarbon dan berasam organik), rekahan (rekahan yang terjadi selama proses perlipatan/folds atau patahan/faults), dan dolomitasi (terjadinya proses transformasi dari limestone (CaCO3) menjadi dolomite
(CaMg(CO3)2) yang menurut reaksi kimia : 2CaCO3 + MgCl2 → CaMg(CO3)2 + CaCl2). Sedangkan ditinjau dari sudut teknik reservoir porositas dibagi menjadi dua, yaitu: 1. Porositas absolut Porositas absolut adalah perbandingan antara seluruh volume pori dengan volume total batuan, atau dapat ditulis: abs =
Vp Vb
x 100 %; atau abs =
Vb−Vg Vb
x 100
%.................(2-1) dimana : Vp = volume pori-pori batuan, cm3 Vb = volume total batuan, cm3 Vg = volume butiran, cm3 2. Porositas Efektif Porositas efektif adalah perbandingan antara volume pori yang berhubungan dengan volume total batuan, atau dapat ditulis: Vp yang berhubungan eff = x 100% ................................. Vb (2-2) Minyak hanya dapat mengalir melalui pori yang saling berhubungan maka dalam pengukuran porositas yang kita cari adalah porositas efektif. Kegunaan dari pengukuran porositas dalam dunia perminyakan terutama dalam tahap eksplorasi adalah untuk menentukan cadangan atau IOIP (Initial Oil In Place), sedangkan dalam tahap eksploitasi adalah untuk komplesi sumur (well completion) dan secondary recovery. Secara garis besar metode penentuan porositas dibedakan menjadi dua, yaitu: 1. Secara tidak langsung Metode ini dilaksanakan di laboratorium dengan cara menganalisis core menggunakan metode penimbangan atau menggunakan metode mercury injection pump (porosimeter). 2. Secara 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: 1. 0% - 5% porositas sangat buruk dan dapat diabaikan. 2. 5% - 0% porositas buruk (Poor). 3. 10% - 15% porositas cukup (Fair). 4. 15% - 20% porositas baik (Good). 5. 20% - 25% porositas baik sekali (Very Good). 6. >25% porositas istimewa (Excelent). Pada batuan berpori, porositas berkurang karena adanya kompaksi yang besar, jadi pada sedimen yang terkubur dalam akan menghasilkan porositas yang lebih besar dari pada sedimen yang tidak terkubur dalam.
2.3 ALAT DAN BAHAN Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut: 2.3.1 Alat 1. Timbangan manual 2. Timbangan digital 3. Vacum pump dan vacum desicator 4. Mercury injection pump (porosimeter) 5. Bekerglass 6. Penjepit core 2.3.2 Bahan 1. Sampel core 2. Kerosin (minyak tanah) 3. Mercury (Hg)
2.4 GAMBAR ALAT Berikut adalah gambar alat yang digunakan saat praktikum:
1
2
Keterangan : 1. Timbangan 2. Anak timbangan
Gambar 2.1 Timbangan Manual
Gambar 2.2 Timbangan Digital
1
2
Keterangan : 1. Vacum desicator 2. Vacum pump
Gambar 2.3 Vacum Desicator
2
3
6
1 5 4
Keterangan : 1. Pressure gauge 2. Mercury (Hg) 3. Picnometer 4. Handle Wheel 5. Silinder 6. Pump scale
Gambar 2.4 Rangkaian Peralatan Porosimeter
2.5 PROSEDUR PERCOBAAN Adapun prosedur percobaan pada praktikum kali ini adalah sebagai berikut: 2.5.1 Pengukuran Porositas dengan Cara Menimbang Langkah kerja yang dilakukan pada pengukuran porositas dengan cara penimbangan adalah sebagai berikut: 1. Core (inti batuan) yang telah diekstraksi selama 3 jam dalam soxhlet dan mendiamkannya selama 24 jam. Mengeluarkan dari tabung ekstraksi dan mendinginkannya selama beberapa menit, kemudian mengeringkannya dalam oven pada temperatur 1050C–1150C. 2. Menimbang core kering ke dalam mangkuk, misalnya berat core kering W1 gram. 3. Memasukkan core kering tersebut ke dalam vacum desicator untuk dihampa udarakan 1 jam dan mensaturasikan core dengan kerosin. 4. Mengambil core yang telah dijenuhi kerosin, kemudian menimbang dalam kerosin, misal beratnya W2 gram. 5. Mengambil core tersebut (yang masih jenuh dengan kerosin), kemudian menimbang diudara, misal beratnya W3 gram. 6. Perhitungan: 1. Volume total batuan (Vb) =
W 3−W 2 densitas kerosin
....... (2-3)
2. Volume butiran (Vg)
=
W 1−W 2 densitas kerosin ........ (2-4)
3. Volume pori (Vp)
=
W 3−W 1 densitas kerosin ........ (2-5)
W 3−W 1 = W 3−W 2
4. Porositas efektif
x 100 %....... (2-6)
2.5.2 Pengukuran Porositas dengan Cara Mercury Injection Pump (Porosimeter) Ketentuan penggunaan mercury injection pump (porosimeter): 1. Menghampaudarakan plunger/silinder sebelum memulai pekerjaan. 2. Memutar handwheel berlawanan dengan arah jarum jam sejauh mungkin. 3. Memastikan penutup dan valve picnometer dalam keadaan tertutup, dan fill valve dalam keadaan terbuka. 4. Menghidupkan
pompa
vakum
(melihat
prosedur)
dan
melakukannya sampai ruang silinder habis, selanjutnya menutup fill valve dan terakhir mematikan pompa vakum (melihat prosedur). 5. Jika langkah 4 sudah terpenuhi, masukan mercury (Hg) dalam flask ke dalam silinder sampai habis, selanjutnya menutup fill valve dan terakhir mematikan pompa vakum (melihat prosedur). 6. Memutar handwheel searah dengan jarum jam, sampai pressure gauge menunjukkan suatu harga tertentu. 7. Memutar lagi handwheel berlawanan dengan arah jarum jam, sampai jarum pada pressure gauge menunjukkan angka nol kembali. 8. Membuka valve dan penutup picnometer, kemudian melihat kedudukan mercury, jika kedudukan mercury sampai ada pada silinder maka mengulangi langkah 2 sampai 8. Jika kedudukan mercury ada pada ruang picnometer, menurunkan mercury sampai pada batas bawah picnometer (jika ada yang menempel pada dinding harus dibersihkan) dengan memutar handwheel berlawanan dengan arah jarum jam.
Prosedur penentuan porositas: 1. Memastikan permukaan Hg pada posisi bagian bawah dari picnometer. 2. Menutup penutup picnometer dan membuka valve picnometer. 3. Mengatur volume scale pada harga tertentu, misalnya 50 cc. 4. Memutar handwheel searah jarum jam sampai mercury pertama kali muncul pada valve picnometer. 5. Menghentikan pemutaran handwheel dan membaca volume scale dan dial handwheel (miring kanan), misalnya 30,8 cc. 6. Menghitung volume picnometer (50 – 30,8) = a cc. 7. Mengembalikan kedudukan mercury pada keadaan semula dengan memutar Handwheel berlawanan dengan arah jarum jam (pada volume scale 50 cc). 8. Membuka penutup picnometer dan memasukkan sampel core. Kemudian menutup lagi penutup picnometer (valve picnometer tetap terbuka). 9. Memutar handwheel sampai mercury untuk pertama kali muncul pada valve picnometer, mencatat volume scale dan dial handwheel (miring kanan), misalnya 38,2 cc. 10. Menghitung volume picnometer yang terisi core sample = (50 – 38,2) cc = b cc. 11. Menghitung volume bulk dari core sample = (b-a) cc = d cc. 12. Melanjutkan pecobaan untuk menentukan volume pori (Vp), yaitu dengan menutup valve picnometer. Kemudian mengatur pore space scale pada angka nol. Untuk langkah ke-12 ini, pada saat meletakkan pore space scale pada angka nol, kedudukan dial handwheel tidak harus pada angka nol, akan tetapi perlu mencatat besarnya angka yang menunjukkan dial handwheel (miring kiri) setelah pengukuran (Vb). Harga tersebut harus diperhitungkan saat pengukuran (Vp).
13. Memutar handwheel searah jarum jam sampai tekanan pada pressure gauge menunjukkan angka 750 Psig. 14. Mencatat perubahan volume core space dan dial handwheel (miring kiri sebagai volume pori (Vp). 15. Menghitung besarnya porositas.
2.6 HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN Dari percobaan yang telah dilakukan, maka didapatkan hasil percobaan dan perhitungan sebagai berikut: 2.6.1 Penentuan Porositas dengan Metode Penimbangan 2.6.1.1 Hasil Percobaan A. Berat core kering di udara (W1) = 28,27 gr B. Berat core jenuh di kerosin(W2) = 21 gr C. Berat core jenuh di udara (W3)= 30,86 gr D. Densitas kerosin = 0,8 gr/cc E. Volume bulk (Vb) = 12,325 cm3 F. Volume grain (Vg) = 9,0875 cm3 G. Volume pori (Vp) = 3,2575 cm3 2.6.1.2 Perhitungan W 3−W 2 A. Volume Bulk (Vb) = Densitas Kerosin =
B. Volume Grain (Vg)
= 12, 325 cm3 W 1−W 2 = Densitas Kerosin =
C. Volume pori (Vp)
30,86−21 0,8
28,27−21 0,8
= 9,0875 cm3 W 3−W 1 = Densitas Kerosin
=
30,86−28,27 0,8
= 3,2375 cm3 D. Porositas efektif (eff)
=
Vp Vg
=
3,2375 12,325
x 100 % x 100 %
= 26 % 2.6.2
Penentuan
Porositas
dengan
Mercury
Injection
Pump
(Porosimeter) Pada percobaan penentuan porositas dengan mercury injection pump tidak dilakukan sehingga tidak diperoleh hasil percobaan dan perhitungan.
2.7 PEMBAHASAN Penentuan porositas dalam percobaan kali ini sebenarnya dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan metode mercury injection pump (porosimeter) dan dengan metode penimbangan. Namun pada percobaan kali ini hanya dilakukan dengan metode penimbangan saja. Metode pengukuran porositas dengan mercury injection pump (porosimeter) tidak dilakukan karena peralatan tersebut mengalami kerusakan. Hasil dari metode penimbangan yaitu diperolehnya nilai porositas efektif, karena yang terukur adalah porositas dari pori-pori yang saling berhubungan. Pada metode penimbangan ini sangat tergantung pada besar pori-pori dalam sampel, jenis ukuran sampel, jenis fluida penjenuh, dan ketelitian penimbangan. Metode ini dilakukan dengan cara menyaturasikan kerosin ke dalam batuan yang sedang dihampaudarakan. Penimbangan berat kering dan berat jenuh core akan didapatkan berat kerosin yang masuk ke dalam pori-pori batuan. Karena densitas kerosin diketahui maka volume kerosin dapat dicari dengan menggunakan rumus volume = densitas kerosin ÷ massa . Sampel core yang telah jenuh diasumsikan hanya mengandung satu fasa fluida yaitu kerosin. Hal ini menunjukan bahwa pada saat penjenuhan belum terjadi saturasi 100 % dari fluida penjenuh kerosin, sehingga akan berpengaruh terhadap perhitungan porositas. Kerosin digunakan sebagai penjenuh pada metode penimbangan ini dikarenakan densitas kerosin yang relatif tinggi yaitu 0,8 gr/cc. Selain itu penjenuhan kerosin tidak memerlukan waktu yang lama dikarenakan daya dorong kerosin mudah masuk dalam pori-pori batuan yang saling berhubungan.
Besarnya porositas efektif dari sampel yang diteliti pada percobaan kali ini sebesar 26 %. Porositas dari sampel core ini dapat diklasifikasikan sebagai porositas yang istimewa. Aplikasi di lapangan pengukuran porositas digunakan dalam tahap pemboran, reservoir, dan produksi. Dalam bidang reservoir pengukuran porositas digunakan untuk mengetahui cadangan hidrokarbon dalam suatu reservoir. Dalam bidang pemboran porositas digunakan untuk menentukan program lumpur yang tepat untuk suatu sumur pemboran, dalam hal ini untuk mencegah loss circulation. Dalam bidang produksi, porositas digunakan untuk menentukan metode komplesi sumur yang tepat dan sebagai pertimbangan dalam secondary recovery, serta untuk menghitung besar cadangan minyak dalam formasi reservoir (OOIP dan OGIP).
2.8 KESIMPULAN Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Percobaan pengukuran porositas dengan menggunakan metode penimbangan diperoleh porositas efektif sebesar 26 %. 2. Tingkat porositas sampel core termasuk dalam kategori porositas istimewa (excellent). 3. Fluida penjenuh core berupa kerosin 4. Besar kecilnya porositas dipengaruhi oleh bentuk partikel, distribusi ukuran partikel, sementasi, rekahan dan gerowongan, serta kompaksi. 5. Aplikasi pengukuran porositas dilapangan adalah digunakan dalam tahap eksplorasi dan eksploitasi. Pada tahap eksplorasi porositas digunakan untuk menentukan besarnya cadangan minyak dan gas dalam reservoir. Sedangkan pada tahap eksploitasi porositas digunakan untuk komplesi sumur dan secondary recovery. Disamping itu porositas juga digunakan untuk menentukan nilai OOIP dan OGIP.
