Sifat-sifat Batuan Reservoir

1

SIFAT-SIFAT BATUAN RESERVOIR

Kelompok 5 :Andre Muslim ( 12150510Aziz Riyanti (12150510Nurul Abdilla (12150510Virgian Rahmanda (1215051054)

2

Sifat Mekanik

Sifat Fisik

Sifat – sifat BatuanReservoir

Permeabilitas

Tahanan Kapiler

Saturasi

Wettabilitas

Kompresssibilitas

Porositas

Kekuatan batuan

Elastisitas Batuan

Kekerasan Batuan

Drillabilitas

Tekanan Batuan

3

Sifat-Sifat Fisik batuan Reservoir

• Porositas• Permeabilitas• Saturasi• Wettabilitas• Tekanan Kapiler• Kompressibilitas

4

BATUAN RESERVOIRSyarat

Mempunyai kemampuan untuk menampung dan mengalirkan fluida yang terkandung di dalamnya

Dinyatakan dalam

Porositas

Permeabilitas

SyaratLainnya

Saturasi

Wettabilitas

Tekanan Kapiler

Kompresibilitas

Perbandingan volume pori fluida dengan pori volume pori total pada suatu batuan

Kecendrungan dari adanya fluida lain yangtidak saling mencampur

Perbedaan tekanan terjadi antara permukaan dua fluida yang tidak tercampur

Perubahan volume batuan akibat perubahan tekanan yang mempengaruhinya

5

POROSITAS

6

POROSITASPorositas merupakan ukuran ruang-ruang kosong dalam suatu batuan. Secara definitif porositas merupakan perbandingan antara volume ruang

yang terdapat dalam batuan yang berupa pori-pori terhadap volume batuan secara keseluruhan

Besar-kecilnya porositas suatu batuan akan

menetukan kapasitaspenyimpanan fluida

reservoir

7

POROSITAS >> Fungsi Porositas

1. Menentukan OOIP (original oil in place).2. Menentukan probable recovery / recovery factor.3. Mengambil keputusan apakah minyak yang terdapat pada reservoir

tersebut layak diproduksi atau tidak dilihat dari segi ekonomi.4. Mengetahui posisi kedalaman reservoir.5. Menentukan jenis batuan.6. Menentukan kemungkinan susunan butir pada batuan reservoir.7. Menentukan besar permeabilitas pada pori-pori batuan.8. Menentukan cadangan potensial dari sutau reservoir minyak/gas.9. Menentukan selang waktu untuk perforasi atau acidizing.

8

POROSITAS >> POROSITAS BATUAN RESERVOIR

POROSITAS ABSOLUT

POROSITAS EFEKTIF

Persen volume pori-pori total terhadap volume batuan total (bulk volume)

Persen volume pori-pori yang saling berhubungan terhadap volume batuan total

Untuk selanjutnya porositas efektif digunakan dalam perhitungan karena dianggapsebagai fraksi volume yang produktif.

9

POROSITAS >> POROSITAS BATUAN RESERVOIR >> Menurut waktu dan cara terjadinya

POROSITAS PRIMERPorositas yang terbentuk pada waktu batuan

sedimen diendapkan.

10

POROSITAS >> POROSITAS BATUAN RESERVOIR >> Menurut waktu dan cara terjadinya

POROSITAS SKUNDERPorositas batuan yang terbentuk sesudah

batuan sedimen terendapkan.

Porositas larutan, adalah ruang pori-pori yang terbentuk karena adanya proses pelarutan batuan.

Rekahan, celah, kekar, yaitu ruang pori-pori yang terbentuk karena adanyakerusakan struktur batuan sebagai akibat dari variasi beban, seperti : lipatan,sesar, atau patahan. Porositas tipe ini sulit untuk dievaluasi atau ditentukan secarakuantitatif karena bentuknya tidak teratur.

Dolomitisasi, dalam proses ini batugamping (CaCO3) ditransformasikan menjadidolomite (CaMg(CO3)2) atau menurut reaksi kimia :

11

POROSITAS >> POROSITAS BATUAN RESERVOIR >> Menurut waktu dan cara terjadinya >> Porositas Skunder

Dolomitisasi,

Menurut para ahli, batugamping yang terdolomitasi mempunyai porositas yang lebih besar dari pada batugamping sendiri

12

POROSITAS >> Faktor-faktor yang mempengaruhi porositas

(1) Ukiran butir atau grain sizeSemakin kecil ukuran butir maka rongga yang terbentuk akan semakin kecil puladan sebaliknya jika ukuran butir besar maka rongga yang terbentuk juga semakin

besar.

(2) Bentuk butir atau sphericityBatuan dengan bentuk butir jelek akan memiliki porositas yang besar, sedangkan

kalau bentuk butir baik maka akan memiliki porositas yang kecil.

(3) Susunan butirApabila ukuran butirnya sama maka susunan butir sama dengan bentuk kubus dan

mempunyai porositas yang lebih besar dibandingkan dengan bentuk rhombohedral.

13


(4) PemilahanApabila butiran baik maka ada keseragaman sehingga porositasnya akan baik pula.Pemilahan yang jelek menyebabkan butiran yang berukuran kecil akan menempati

rongga diantara butiran yang lebih besar akibatnya porositasnya rendah.

(5) Komposisi mineralApabila penyusun batuan terdiri dari mineral-mineral yang mudah larut sepertigolongan karbonat maka porositasnya akan baik karena rongga-rongga akibat

proses pelarutan dari batuan tersebut.

(6) SementasiMaterial semen pada dasarnya akan mengurangi harga porositas. Material yang

dapat berwujud semen adalah silika, oksida besi dan mineral lempung.

14


(7) Kompaksi dan pemampatanAdanya kompaksi dan pemampatan akan mengurangi harga porositas. Apabila

batuan terkubur semakin dalam maka porositasnya akan semakin kecil yangdiakibatkan karena adanya penambahan beban.

REVIEW 1. Ukuran Butir ( Grain Size)2. Bentuk Butir (Sphericity)3. Susunan Butir4. Pemilahan5. Komposisi Mineral6. Sementasi7. Kompaksi dan Pemampatan

15

POROSITAS >> Contoh Batuan yang memiliki Porositas

Fine intergranular sandstone

16

POROSITAS >> Contoh Batuan yang memiliki Porositas

Coarse intergranular sanstone.

17

POROSITAS

Harga maksimum porositas dari suatu volume batuan dapat ditentukan dengan

mengasumsikan susunan (packing) dari butiran batuan tersebut.

18

POROSITAS >> Packing dan porositas Maksimum

Porositas Distribusi Kubus.

19


Porositas Distribusi Rhombohedral

20


Porositas Distribusi Acak

21


22

POROSITAS >> Ukuran Porositas dan Kualitas

http://nanangsugiarto.files.wordpress.com/2008/03/image36.png

23

POROSITAS >> Pengukuran porositas

• Pengukuran laboratorium dengan menggunakan sampel batuan (core).

• Pengukuran dengan menggunakan logging tool, seperti neutron log, density log dan sonic log.

Besaran yang diukur :1. Volume Total2. Volume Pori3. Volume Butiran

Perhitungan porositas hanya diperlukan dua antaranya, pengukuran ketiga-tiganya hanya diperlukan untuk cross cek saja

24

POROSITAS >> Alat Pengukuran porositas

Bureau of Mines Gas-Expansion PorosimeterPicnometer Electric untuk mengukur bulk volume

25

POROSITAS >> Alat Pengukuran porositas

Mercury Porosimeter and Capillary-pressure Apparatus.

26

PERMEABILITAS

27

PERMEABILITAS

Permeabilitas didefinisikan sebagai suatu bilangan yang menunjukkan kemampuan dari suatu batuan

untuk mengalirkan fluida. Permeabilitas merupakan fungsi tingkat hubungan ruang antar pori-pori

batuan.

28

PERMEABILITAS

Henry Darcy (1856), membuat hubungan empiris dengan bentuk diferensial sebaga berikut :

29

PERMEABILITAS >> Teorema Darcy

30


Anggapan yang digunakan oleh Darcy adalah :• Alirannya mantap (steady state)• Fluida yang mengalir satu fasa• Viskositas fluida yang mengalir konstan• Kondisi aliran isothermal• Formasinya homogen dan arah alirannya

horizontal• Fluidanya incompressible

31


Jenis-jenis permeabilitas pada batuan reservoir :

Permeabilitas absolut, adalah permeabilitas dimana fluida yang mengalir melalui media berpori tersebut hanya satu fasa, misal hanya minyak atau gas saja.

Permeabilitas efektif, adalah permeabilitas batuan dimana fluida yang mengalirlebih dari satu fasa, misalnya minyak dan air, air dan gas, gas dan minyak atauketiga-tiganya.

Permeabilitas relatif, adalah perbandingan antara permeabilitas efektif dengan permeabilitas absolut.

32


Dari persamaan diatas dapat dikembangkan untuk berbagai kondisi aliran yaitu aliran linier dan radial, masing-masing untuk fluida yang compressible dan incompressible.

33

PERMEABILITAS >> Menghitung Permeabilitas

Harga permeabilitas efektif dinyatakan sebagai Kg, Ko, Kw, dimana masing-masing untuk gas ,minyak, dan air. Sedangkan permeabilitas relatif dinyatakan sebagai berikut :

34

PERMEABILITAS >> Menghitung Permeabilitas

Permeabilitas dapat ditentukan dengan tiga metode, yaitu:• Analisa Core di laboratorium• Pressure Transient Analysis• Logging

35

PERMEABILITAS >> Skala Permeabilitas

PERMEABILITAS KETERANGAN(md)0 - 5 ketat ( tight )5 – 10 cukup ( fair )0-100 baik ( good )100- 1000 baik sekali (very good)

36

Alat Pengukur Permeabilitas

Permeability Apparatus

37

Ruska Universal Permeameter

38

SATURASI

39

SATURASISaturasi didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori-pori batuan yangditempati oleh suatu fluida tertentu dengan volume pori-pori total pada suatu batuan berpori.

Hubungan dari ketiganya adalah sebagai berikut:

40

SATURASI >> Faktor Utama (3)

Saturasi fluida akan bervariasi dari suatu tempat ke tempat lain dalam reservoir, saturasi air cenderung untuk lebih besar dalam bagian batuan yang kurang porous.Bagian struktur reservoir yang lebih rendah relatif akan mempunyai Sw yang tinggi dan Sg yang relatif rendah. Demikian juga untuk bagian atas dari struktur reservoir berlaku sebaliknya. Hal ini disebabkan oleh adanya perbedaan densitas dari masing- masing fluida.

Saturasi fluida akan bervariasi dengan kumulatif produksi minyak. Jika minyak diproduksikan maka tempatnya di reservoir akan digantikan oleh air atau gas bebas, sehingga pada lapangan yang memproduksikan minyak, saturasi fluida berubah secara kontinyu.

41

SATURASI >> Faktor Utama (3)

Pengukuran saturasi dapat dilakukan dengan dua cara yaitu:1. Pengukuran sampel core di laboratorium2. Log

42

SATURASI >> Pengukuran Saturasi• Retort method : mengukur saturasi secara langsung dengan

meletakkan core pada suhu 1000–1100¬oF, sehingga air dan minyak menguap. Volume minyak dan air didapat dari distilasi.

• Vacuum distillation : mengukur saturasi untuk core sample yang besar menggunakan vacuum distillation.

• Solvent extraction : mengukur saturasi dengan mengekstraksi pelarut dan mengumpulkan uapnya untuk menghitung volume fluida dengan tepat.

• Reaksi dengan kalsium hidrida : mengukur saturasi dengan meletakkan sample core pada test tube yang juga berisi bubuk kalsium hidrida dan diukur volumenya pada suhu tinggi. Melalui beberapa reaksi kimia, akan didapat volume air dalam sample core.

• Metode colorimetry : mengukur saturasi menggunakan colorimetry yang skalanya dapat disesuaikan, dan digunakan untuk membandingkan dengan warna pada sample core.

43

SATURASI >> Alat ukur Saturasi

Modified ASTM extraction apparatus.

44

SATURASI >> Alat ukur Saturasi

Soxhlet extractor.

45

WETTABILITAS

46

WETTABILITASWettabilitas didefenisikan sebagai suatu kecendrungan dari adanya fluida lain yang tidak saling mencampur. Apabila dua fluida bersinggungan dengan benda padat, maka salah satu fluida akan bersifat membasahi permukaan benda padat tersebut, hal ini disebabkan adanya gaya adhesi. Dalam sistem minyak-air benda padat, gaya adhesi AT yang menimbulkan sifat air membasahi benda padat adalah :

47

WETTABILITAS

Suatu cairan dikatakan membasahi zat padat jika tegangan adhesinya positif (θ< 90o), yang berarti batuan bersifat water wet.

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

Θ = SUDUT KONTAK

48

WETTABILITAS >> Faktor (3)

• Jenis mineral yang terkandung dalam batuan reservoir

• Ukuran butir batuan, semakin halus ukuran butir batuan maka semakin besar gaya

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

49

WETTABILITAS >> Komponen

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

Oil wetOil wet terjadi jika suatu batuan mempunyai sudut kontak antara fluida (minyak dan air) terhadap batuan itu sendiri dengan sudut lebih besar dari 90o (θ > 90o). Karakter oil wet pada kondisi batuan reservoar tidak diharapkan terjadi sebab akan menyebabkan jumlah minyak yang tertinggal pada batuan reservoar saat diproduksilebih besar daripada water wet.

50

TEKANAN KAPILER

51

TEKANAN KAPILERTekanan kapiler (Pc) didefinisikan sebagai perbedaan tekanan terjadi antara permukaan dua fluida yang tidak tercampur (cairan-cairan atau cairan-gas) sebagai akibat dari terjadinya pertemuan permukaan yang memisahkan mereka.

Perbedaan tekanan dua fluida ini adalah perbedaan tekanan antara fluida “non-wetting fasa” (Pnw) dengan fluida “wetting fasa” (Pw)

52

TEKANAN KAPILERTekanan permukaan fluida yang lebih rendah terjadi pada sisi pertemuan permukaanfluida immisible yang cembung. Di reservoir biasanya air sebagai fasa yang membasahi (wetting fasa), sedangkan minyak dan gas sebagai non-wetting fasa atau tidak membasahi. Tekanan kapiler dalam batuan berpori tergantung pada ukuran pori-pori dan macam fluidanya. Secara kuantitatip dapat dinyatakan dalam hubungan sebagai berikut :

53

TEKANAN KAPILER

Dari Persamaan ditunjukkan bahwa h akan bertambah jika perbedaan densitas fluida berkurang, sementara faktor lainnya tetap. Hal ini berarti bahwa reservoir gas yang terdapat kontak gas-air, perbedaan densitas fluidanya bertambah besar sehingga akan mempunyai zona transisi minimum.

Demikian juga untuk reservoir minyak yang mempunyai API gravity rendah maka kontak minyak-air akan mempunyai zona transisi yang panjang.

Ukuran pori-pori batuan reservoir sering dihubungkan dengan besaran permeabilitas yang besar akan mempunyai tekanan kapiler yang rendah dan ketebalan zona transisinya lebih tipis daripada reservoir dengan permeabilitas yang rendah.

54

TEKANAN KAPILER

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

1. Mengontrol disribusi saturasi di dalam reservoir.2. Merupakan mekanisme pendorong minyak dan gas untuk

bergerak atau mengalir melalui pori-pori reservoir dalam arah vertikal.

55

KOMPRESSIBILITAS

56

KOMPRESSIBILITASKompresibilitas batuan adalah perubahan volume batuan akibat perubahan tekanan yang mempengaruhinya, yaitu tekanan hidrostatik dan tekanan overburden

Kompresibilitas matriks batuan, yaitu fraksi perubahan volume material padatan (grains) terhadap satuan perubahan tekanan.

Kompresibilitas bulk batuan, yaitu fraksi perubahan volume bulk batuan terhadap satuan perubahan tekanan.

Kompresibilitas pori-pori batuan, yaitu fraksi perubahan volume pori-pori batuan perubahan tekanan.kompresibilitas pori-pori batuan dianggap yang paling penting dalam teknik reservoir khususnya.

57

KOMPRESSIBILITAS

Batuan yang berada pada kedalaman tertentu akan mengalami dua macam tekanan, antara lain :

Tekanan dalam (internal stress) yang disebabkan oleh tekanan hidrostatik fluidayang terkandung dalam pori-pori batuan.

Tekanan luar (external stress) yang disebabkan oleh berat batuan yang adadiatasnya (overburdan pressure).

58

KOMPRESSIBILITAS

Pengosongan fluida dari ruang pori-pori batuan reservoir akan meng-akibatkan perubahan tekanan dalam dari batuan, sehingga resultan tekanan pada batuan akan mengalami perubahan pula. Adanya perubahan tekanan ini akan mengakibatkan perubahan pada butir-butir batuan, pori-pori dan volume total (bulk) batuan reservoir. Untuk padatan (grains) akan mengalami perubahan yang serupa apabila mendapat tekanan hidrostatik fluida yang dikandungnya

59

KOMPRESSIBILITAS

Perubahan bentuk volume bulk batuan dapat dinyatakan sebagai kompresibilitas Cr atau :

Sedangkan perubahan bentuk volume pori-pori batuan dapat dinyatakan sebagai kompresibilitas Cp atau :

60

KOMPRESSIBILITAS

Pada saat fluida dalam pori batuan berkurang maka terjadi

pengosongan ruang pori, kondisi ini menyebabkan tekanan di dalam

pori berkurang karena berat batuan di atasnya maka batuan akan

terkompaksi dan ruang pori semakin mengecil.

Jika suatu saat akan dilakukan perhitungan cadangan setelah produksi

berjalan beberapa waktu, maka faktor kompresibilitas ini perlu

dipertimbangkan. Hal menyatakan bahwa kompresibilitas volume pori

adalah merupakan fungsi porositas.

61

SIFAT MEKANIK BATUAN RESERVOIR

62

SIFAT MEKANIK BATUAN

- Strength (kekuatan) batuan,

- Hardness (kekerasan) batuan,

- Drillabilitas,

- Elastisitas dan

- Tekanan batuan.

63

STRENGTH BATUAN

Strength pada batuan adalah kemampuan batuan untuk mengikat

komponennya bersama-sama. Jadi dengan kata lain apabila suatu

batuan diberikan tekanan yang lebih besar dari kekuatan batuan

tersebut, maka komponen-komponennya akan terpisah atau dapat

dikatakan hancur.

Lebih lanjut lagi, kriteria kehancuran batuan diakibatkan oleh adanya : Stress (tegangan) dan Strain (regangan). Tegangan dan regangan ini terjadi apabila ada suatu gaya yang dikenakan pada batuan tersebut.

65

Hardness (Kekerasan) Batuan

Hardness atau kekerasan dari batuan, merupakan ketahanan mineral

batuan terhadap goresan. Skala kekerasan mineral mulai dari yang

terlunak (skala 1) hingga yang terkeras (skala 10) yang sering digunakan

untuk mendriskripsikan batuan diberikan oleh Mohs. Salah satu

kegunaan dalam mendiagnosa sifat mineral adalah dengan mengetahui

kekerasan mineral.

Kekerasan adalah sifat resistansi dari suatu mineral terhadap

kemudahan mengalami abrasi / mudah tergores.

66

Kekerasan suatu mineral bersifat relatif, artinya apabila dua mineral saling digoreskan satu dengan lainnya, maka mineral yang tergores adalah mineral yang relatif lebih lunak dibandingkan dengan mineral lawannya.

67

DRILLABILITASDrillabilitas batuan (rock drillability) adalah tingkat kemudahan melakukan suatu pemboran terhadap suatu formasi batuan,. Drillabilitas batuan dapat ditentukan melalui data pemboran (drilling record).

Selanjutnya dengan pengembangan model pemboran, drillabilitas batuan dapat ditentukan dengan menggunakan roller cone bit

Stabilitas (stability) adalah kemampuan suatu batuan untuk tidak hancur dan jatuh (collapse)

68

Berdasarkan atas karakteristiknya, dapat disimpulkan bahwa batuan beku dan batuan metamorf cenderung mempunyai drillabilitas rendah karena sifat batuannya yang kristalin, kompak dan keras. Sedangkan batuan sedimen, material sedimen tidak padu, batuan lapukan dan tanah mempunyai drillabilitas yang tinggi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi drillabilitas suatu batuan adalah :– Daya hancur– Kekerasan– Pemilahan butir– Abrasivitas

69

Daya hancur suatu batuan dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti butiran dalam batuan, semen atau material pengikat butiran dan juga porositas. Selain faktor tersebut, daya hancur dapat juga dipengaruhi oleh adanya pecahan (fracture), perlapisan, kekar, patahan dan pelapukan. Semakin tinggi daya hancur suatu batuan, akan mempunyai kecenderungan semakin sulit dibor atau mempunyai drillabilitas rendah, begitu pun sebaiknya.

(Daya hancur tinggi = Drillabilitas rendah) (Daya hancur rendah = Drillabilitas tinggi).

70

ELASTISITAS

Elastisitas adalah sifat elastis atau kelenturan dari suatu batuan.

Dalam teori “elastic rebound” menyatakan bahwa batuan akan

mengalami perubahan bentuk ketika dikenai sebuah gaya, namun

ketika gaya itu sudah lewat, batuan akan kembali ke keadaan

semula, karena batuan memiliki daya yang dinamakan daya

dukung batuan.

71

Elastisitas suatu batuan tertuju pada internal materialnya, tetapi terdapat eksternal suatu benda/batuan yang dipengaruhi oleh gaya. Suatu batuan dapat mengalami perubahan bentuk oleh faktor :

– Kondisi materialnya (Elastis/tidak)– Gaya yang berpengaruh– Suhu

72

TEKANAN BATUANTekanan pada batuan merupakan tekanan-tekanan yang bekerja pada batuan formasi. Tekanan-tekanan tersebut harus diperhatikan dalam kegiatan pemboran. Karena berpengaruh dalam cepat-lambatnya laju penembusan batuan formasi. Secara umum, batuan yang berada pada kedalaman tertentu akan mengalami tekanan :

• Internal Stress yang berasal dari desakan fluida yang terkandung di dalam pori-pori batuan (tekanan hidrostatik fluida formasi).

• Eksternal Stress yang berasal dari pembebanan batuan yang ada di atasnya (tekanan overburden).

73

END

Sifat-sifat Batuan Reservoir

Documents

Transcript of Sifat-sifat Batuan Reservoir