Bab Ii (pengukuran Porositas).docx

BAB II PENGUKURAN POROSITAS

2. 1.

Tujuan Percobaan 1. Untuk mengetahui cara pengertian porositas 2. Untuk jenis jenis porositas (Vp),Volume Butir (Vg),Volume Total(Vp) 3. Untuk mengetahui jenis-jenis porositas 4. Dengan cara menggunakan metode menimbang dari mercury 5. Mengetahui pengertian dan porositas sekunder

2. 2.

Teori Dasar 2.2.1. Pengertian Porositas Porositas adalah suatu ukuran yang menunjukan besar rongga didalam batuan (menggambarkan presentase dari total ruang yang ditempati oleh fluida). Akan tetapi porositas juga dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara volume total pori – pori batuan dengan volume total batuan per satuan volume tertentu. Porositas dari suatu batuan reservoir dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu: 

Sudut kemiringan batuan.



Bentuk butiran.



Distribusi (penyusunan) batuan.



Lingkungan Pengendapan.



Ukuran Butiran Batuan.



Komposisi mineral pembentuk batuan.

2.2.2. Klasifikasi Porositas Berdasarkan proses terbentuknya porositas suatu batuan reservoir, porositas dibagi menjadi dua yaitu:

8

9

1. Porositas Primer Porositas primer adalah porositas yang terjadi atau terbentuk

bersamaan

saat

proses

sedimentasi

atau

pengendapan berlangsung.

2. Porositas Sekunder Porositas sekunder adalah porositas yang terjadi atau terbentuk setelah proses sedimentasi berlangsung. Porositas sekunder terbentuk bisa karena pelarutan air tanah atau akibat rekahan (hydraulic fracturing).

Porositas sekunder terbagi lagi menjadi tiga, yaitu: 

Porositas larutan yaitu ruang pori – pori yang terbentuk karena adanya proses pelarutan batuan.



Porositas akibat rekahan, celah atau kekar yaitu ruang pori – pori yang terbentuk karena adanya kerusakan atau perubahan struktur batuan sebagai akibat dari variasi beban seperti lipatan, patahan atau sesar.



Dolomitasi yaitu proses berubahnya batu gamping (CaCO3) menjadi dolomite (CaMg(CO3)2). Reaksi kimianya adalah sebagai berikut: 2CaCO3 + MgCl2 →

CaMg(CO3)2 + CaCl2

Didalam sudut teknik reservoir, porositas dibagi menjadi dua yaitu: 1. Porositas Absolut (Øabs) Porositas absolut ialah perbandingan antara volume seluruh pori – pori dengan volume total batuan (bulk volume) atau dapat ditulis dalam persamaan.

∅abs=

Vp Vb

×100%=

Vb-Vg Vb

×100% ............................... (2-1)

10

Keterangan :

∅abs : Porositas Absolut (%) Vp

: Volume pori – pori batuan (cc)

Vb

: Volume total batuan (cc)

Vg

: Volume butiran (cc)

2. Porositas Effektif (Øeff) Porositas effektif adalah perbandingan antara volume pori – pori yang berhubungan terhadap volume total batuan dan dinyatakan dalam fraksi (persen) dalam persamaannya adalah: ∅eff =

Vp yang berhubungan Vb

×100% ..................................... (2-2)

Keterangan :

∅eff

: Porositas Effektif (%)

Vp

: Volume pori – pori batuan yang berhubungan (cc)

Vb

: Volume total batuan (cc)

Gambar 2.1. Perbandingan Porositas

11

Berdasarkan struktur pori: 

Porositas antar butiran (intergranular dan intragranular porosity)



Porositas rekahan (fracture porosity) Selain menggunakan rumus diatas, porositas effektif juga dapat diukur dengan metode:

1. Ekspansi Gas ∅eff =

Volume total batuan sample – Volume butir effektif sample Volume total batuan sample

×100%

..................................................................................................... (2-3)

2. Metode Saturation ∅eff =

Volume pori yang effektif Volume total batuan

×100% .............................. (2-4)

Volume pori yang efektif dapat ditentukan dengan metode resaturation : 

Berat air dalam ruang pori-pori. Berat sample yang dijenuhi di udara – Berat sample kering di udara



Volume air dalam ruang pori-pori. Berat air dalam ruang pori - pori B.J air

......................................... (2-5)

Volume pori yang effektif = Volume air dalam pori

3. Metode Mercury Injection Pump a. Penentuan Volume Picnometer: Vol Picnometer kosong = vol awal skala – vol akhir skala........................................................................ (2-6) Vol Picnometer + core = vol awal skala – vol akhir skala terisi core ...................................................... (2-7)

12

b. Penentuan Volume Bulk Batuan: Vol bulk batuan = (vol picnometer + core) – (vol picnometer kosong) ................................................ (2-8) c. Penentuan Volume Pori: Vol pori = vol awal skala – vol akhir skala ........... (2-9)

4. Metode Menimbang Volume total batuan (Vb) =

W3  W2 B.J kerosin ................. (2-10) W1  W2 .................(2-11) B.J kerosin

Volume butiran (Vg)

=

Volume pori (Vp)

W3  W1 = B.J kerosin ............... (2-12)

Porositas efektif ( eff )

=

Volume pori x 100% Volume total batuan W3  W1

=

W3  W2

B.J kerosin x 100% B.J kerosin

.................................... (2-13)

Dalam usaha mencari batasan atau kisaran harga porositas batuan, Slitcher & Graton serta Fraser mencoba menghitung porositas batuan pada berbagai bidang bulatan dengan susunan batuan yang seragam. Unit cell batuan yang distudi terdiri atas 2 pack dalam bentuk kubus dan jajaran genjang (rombohedron). Porositas dengan bentuk kubus ternyata mempunyai porositas =47.6%, sedangkan porositas pada bidang jajaran genjang (rombohedron) yang tidak teratur mempunyai harga porositas =25.95%.

13

Gambar 2.2 Pengaruh Susunan Butir terhadap Porositas Batuan

Unit cell kubus mempunyai 2 sisi yang sama yaitu 2r, dimana r adalah jari-jari lingkaran, sehingga: Volume total (bulk) = (2r)3 = 8r3 Volume butiran

=

4r 3 3

Porositas

=

Vb  Vg x 100% Vb 8r 3  4

= = 1

8r

3r 3 x100% 3

 2(3)

x100%

= 47,6% Untuk pegangan secara praktis dilapangan, ukuran porositas dan kualitas: Tabel 2.1 Ukuran porositas dan kualitas

Porositas (%)

Kualitas

0–5

Jelek sekali

5 – 10

Jelek

10 – 15

Sedang

15 – 20

Baik

> 20

Sangat bagus

14

Di dalam formasi batuan reservoir minyak dan gas bumi tersusun atas berbagai macam mineral (material) dengan ukuran butir yang sangat bervariasi, oleh karenanya harga porositas dari suatu lapisan ke lapisan yang lain akan selalu bervariasi. Faktor utama yang menyebabkan harga porositas bervariasi adalah: 1. Ukuran dan Bentuk Butir Ukuran butir tidak mempengaruhi porositas total dari seluruh batuan, tetapi mempengaruhi besar kecilnya pori-pori antar butir. Sedangkan bentuk butir didasarkan pada bentuk penyudutan (ketajaman) dari pinggir butir. Sebagai standar dipakai bentuk bola, jika bentuk butiran mendekati bola maka porositas batuan akan lebih meningkat dibandingkan bentuk yang menyudut.

2. Distribusi dan Penyusunan Butiran Distribusi maksudnya penyebaran dari berbagai macam besar butir yang tergantung pada proses sedimentasi dari batuan. Umumnya, jika batuan tersebut diendapkan oleh arus kuat maka besar butir akan sama besar. Sedangkan susunan adalah pengaturan butir saat batuan diendapkan.

90 o 90

o

90o

a. Cubic (porosity = 47,6 %)

90 o

90 o 90

o

b. Rhombohedral (porosity = 25,96 %)

Gambar 2.3. Pengaruh Sudut Kemiringan Butir Terhadap Porositas

15

3. Derajat Sementasi dan Kompaksi Kompaksi batuan akan menyebabkan makin mengecilnya pori batuan akibat adanya penekanan susunan batuan menjadi rapat. Sedangkan sementasi pada batuan akan menutup pori-pori batuan tersebut.Adapun gambaran dari berbagai faktor tersebut di atas dapat dibuktikan dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Nanz dengan Alat yang digunakan sieve analysis sebagaimana yang terlihat pada gambar berikut:

Gambar 2.4. Distribusi Kumulatif Ukuran Butiran dari Graywacke a). Batu pasir b). Shalysand

Semakin banyak material pengotor, seperti

silt dan clay yang

terdapat dalam batuan akan menyebabkan mengecilnya ukuran pori-pori batuan. Besarnya porositas itu ditentukan dengan beGrayrbagai cara, yaitu: 1. Di laboratorium, dengan porosimeter yang didasarkan hukum Boyle: Gas digunakan sebagai pengganti cairan untuk menentukan volume pori tersebut; 2. Dari log listrik, sonic dan radioaktifitas; 3. Dari log kecepatan pemboran; 4. Dari pemeriksaan dan perkiraan secara mikroskopis; 5. Dari hilangnya inti pemboran.

16

2. 3.

Peralatan dan Bahan 2.3.1. Peralatan 

Timbangan dan anak timbangan



Vakum pump dengan vakum desikator



Beaker gelas



Porometer

2.3.2. Bahan 

Inti Batuan (core)



Kerosen

Gambar 2.5. Timbangan Digital

Gambar 2.6. Vacum Pump

17

Gambar 2.7. Beaker Glass

Gambar 2.8. Rangkaian Alat Porometer

2.4.

Prosedur Percobaan 2.4.1. Metode Pengukuran dengan cara Menimbang 1. Core (inti batuan) yang telah diekstraksi selama 3 jam dengan soxlet dan didiamkan selama 24 jam, dikeluarkan dari tabung ekstraksi

dan

didinginkan

beberapa

menit,

kemudian

dikeringkan dalam oven pada temperatur 105 – 115 oC. 2. Ditimbang core kering dalam mangkuk, misal berat core kering = W1 gram.

18

3. Dimasukkan core kering tersebut kedalam vacum desikator untuk dihampakan udara ± 1 jam dan saturasikan dengan kerosin. 4. Diambil core yang telah dijenuhi kerosin kemudian timbang dalam kerosin, misalnya beratnya = W2 gram. 5. Diambil core tersebut (yang masih jenuh dengan kerosin), kemudian timbang di udara, misalnya beratnya = W3 gram. 6. Perhitungan: Volume total batuan (Vb) =

W3  W2 BJ kerosin

Volume butiran (Vg)

=

W1  W2 BJ kerosin

Volume pori (Vp )

=

W3  W1 BJ kerosin

Porositas efektif ( φ eff )=

Volume pori x 100% Volume total batuan W3  W1

=

W3  W2

B.J kerosin x 100% B.J kerosin

2. 4.2. Metode Pengukuran dengan Mercury Injection Pump 2. 4.2.1. Ketentuan Penggunaan Porometer 1.

Plungger / cylinder dihampakan diudara sebelum memulakan pekerjaan.

2.

Diputar handwheel berlawanan dengan arah jarum jam sejauh mungkin.

3.

Dipastikan penutup dan valve picnometer dalam keadaan tertutup, dan fill valve dalam keadaan terbuka.

19

4.

Dihidupkan pompa vacuum dan lakukan sampai ruang cylinder sampai habis, selanjutnya tutup fill valve dan terakhir matikan pompa vacuum.

5.

Jika langkah 4 terpenuhi, dimasukkan Hg dalam flask ke dalam cylinder sampai habis, selanjutnya tutup valve dan terakhir matikan vakum.

6.

Diputar lagi handwheel searah dengan arah jarum jam, sampai pressure gauge menunjukkan harga suatu tertentu.

7.

Diputar lagi handwheel berlawanan dengan arah jarum jam, sampai jarum jam pada preasure gauge menunjukkan angka nol pertama kali.

8.

Dibuka valve dan penutup picnometer, lihat kedudukan mercury, jika kedudukan mercury ada pada cylinder maka ulangi lagi langkah 2 sampai langkah ke 8.

Jika kedudukan mercury pada ruang picnometer, diturunkan permukaan mercury sampai pada batas bawah picnometer (jika ada yang menempel pada diding harus dibersihkan) dengan memutar handwheel berlawanan dengan arah jarum jam.

2. 4.2.2. Prosedur Penentuan Porositas 1.

Dipastikan permukaan Hg pada posisi bagian bawah dari picnometer.

2.

Diutup

penutup

picnometer dan

buka

valve

picnometer. 3.

Diatur volume scale pada harga tertentu, misalnya = 50 cc.

20

4.

Diputar handwheel searah jarum jam sampai mercury pertama kali muncul pada picnometer.

5.

Dihentikan

pemutaran

handwheel

dan

baca

volumscale dan dial handwheel (miring kanan), misalnya = 30,8 cc. 6.

Dihitung volume picnometer = (50 – 30,8) = a cc.

7.

Dikembalikan kedudukan mercury pada keadaan semula dengan memutar handwheel berlawanan dengan arah jarum jam (pada volumscale = 50 cc)

8.

Dibuka bagian penutup picnometer dan masukkan core sampel. Kemudian tutup lagi picnometer (valve picnometer tetap terbuka).

9.

Diputar handwheel sampai mercury untuk pertama kali

muncul

pada

valve

picnometer.

Catat

volumscale dan dial handwheel (miring kanan), misalnya = 38,2 cc. 10. Dihitung volumpicnometer yang terisi sampel = (50 – 38,2) cc = b cc. 11. Dihitung volume bulk dari core sampel = (b – a) cc = d cc 12. Dilanjutkan percobaan untuk menentukan volume pori (Vp), yaitu dengan menutup valve picnometer. Kemudian atur pore space scale pada angka nol. Untuk langkah 12 ini, pada saat meletakkan pore space scale pada angka nol, kedudukan dial handwheel tidak harus pada angka nol. Akan tetapi perlu dicatat esarnya angka yang ditunjukan dial handwheel (miring kiri) setelah pengukuran Vb. harga tersebut harus diperhitunhkan saat mengukur Vp.

21

13. Diputar handwheel searah jarum jam sampai tekanan pada pressure gauge menunjukkan angka 750 Psig. 14. Dicatat perubahan volum pada pore space scale dan handwheel dial (miring kiri) sebagai volum pori (Vp). 15. Dihitung besar porositas.

2.5.

Hasil Percobaan dan Perhitungan

2.5.1. Hasil Percobaan A. Penentuan porositas dengan menimbang a) Berat core kering di udara (W1)

= 41,7

gr

b) Berat core jenuh di kerosine (W2)

= 24,5

gr

c) Berat core jenuh di udara

= 44,7

gr

d) Densitas kerosene

= 0,8

gr/cc

e) Volume bulk (Vb)

= 25,03

cc

f) Volume grain (Vg)

= 21,5

cc

g) Volume pori (Vp)

= 3,53

cc

h) 

= 14,1

%

(W3)

B. Penentuan porositas dengan Mercury Injection Pump a) Penentuan skala piknometer 

Skala awal

= 55,4

cc



Skala akhir

= 3,21

cc



Volume piknometer kosong

= ( skala awal – skala akhir ) = 52,19

cc

b) Penentuan volume bulk 

Skala awal

= 59,47

cc



Skala akhir

= 31,46

cc

22

 

= ( skala awal – skala akhir )

Volume picnometer + core

Volumebulk batuan

= 28,01

cc

= 24,18

cc

c) Penentuan volume pori 

Skala awal

= 5,31

cc



Skala akhir

= 0,97

cc



Volume pori

= ( skala awal – skala akhir )



Efektif

= 4,34

cc

= 17,94

%

2.5.2. Perhitungan 1. Volume bulk (Vb )

2. Volume grain (Vg)

Volume pore (Vp)

3. Porositas(  O )

=

W3  W2 B.J kerosin

=

44,53gr  24,5 gr  25,03 cc 0,8 gr / cc

=

W1  W2 B.J kerosin

=

41,7 gr  24,5 gr  21,5 cc 0.8 gr / cc

=

W3  W1 B.J kerosin

=

44,53gr  41,7 gr = 3,53 cc 0.8 gr / cc

=

𝑊3 −𝑊1 ⁄𝐵𝐽 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑖𝑛 𝑊3 −𝑊2 ⁄𝐵𝐽 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑖𝑛

=

𝑉𝑝 𝑉𝑏

x 100 %

23

=

3,53cc x 100% 25,03cc

=14,1 % 4. Volume piknometer kosong = skala awal – skala akhir = 55,4 cc – 3,21 cc = 52,19 cc

5. Volume piknometer + core

= skala awal – skala akhir = 59,47 cc– 31,46 cc = 28,01 cc

6. Volume Bulk Batuan

= |(volume piknometer + core) – (volume piknometer kosong)| = |28,01 cc – 52,19 cc | = |-24,18 cc | =24,18 cc

7. Volume pori

= (skala awal – skala akhir) = 5,31 cc – 0,97 cc = 4,34 cc

8. O

2.6.



Vp 4,34cc x 100%  x 100%  17,94 % Vb 24,18cc

Pembahasan Dari percobaan menentukan porositas sampel core dengan cara menimbang diatas didapatkan hasil dari volume bulk25,03 cc, sedangkan pada volume grain didapatkan hasil 21,5 cc, dan pada volume pore 3,53 cc. Maka besar harga porositas efektif yang diperoleh melalui cara menimbang adalah 14,1 %. Dan harga porositas yang didapatkan dengan cara menimbang termasuk dalam kategori jelek.

24

Penentuan porositas dengan Mercury Injection Pump diawali dengan penentuan skala awal dan skala akhir piknometer dengan menggunakan petunjuk / prosedur penentuan porositas yang telah dijelaskan. Bahwa skala awal yang dimaksud adalah volume piknometer ketika belum di Injeksi dengan mercurydan setelah di injeksi dengan mercury dinamakan skala akhir. Harga skala volume pada keadaan awal dan akhir pada piknometer yang kosong telah didapatkan yaitu pada skala awal sebesar 55,4 cc, dan skala akhir 3,21 cc. Dari data-data tersebut diatas, volume piknometer dalam keadaan kosong yaitu sebesar 52,19 cc. Dari hasil penentuan harga skala tersebut, skala pada keadaan awal dan akhir pada piknometer yang berisi coresample telah didapatkan data sebagai berikut: skala awal sebesar 59,47 cc, dan skala akhir sebesar 41,46 cc. Dari kedua data diatas itu, besar volume piknometer bersama coredidapat nilainya sebesar 28,01 cc. Setelah didapatkan harga volume piknometer yang berisi core sample, kita dapat menentukan berapa besarnya volume bulk (Vb) batuan denganmengurangkan besarnya volumepiknometer dalam keadaan kosong dan volume piknometer dalam keadaan terdapat core didalamnya. Dari perhitungan tersebut,didapat volumebulk batuan sebesar |-24,18| = 24,18 cc. Kemudian perhitungan menentukan besarnya Volume pori (Vp), penentuan besarnya volume pori (Vp) dapat menggunakan cara yangsama dengan cara yang digunakan untuk menghitung harga volume piknometer yang kosong dan harga volume piknometer yang berisi core sample yaitu denganmenghitung selisih antara kondisi awal yaitu 5,31 cc dan kondisi akhir 0,97 cc.Sehingga volume pori didapat bernilai4,34 cc. Kemudian kita tentukan besarnya harga porositas efektif denganmemasukkan harga Volume pori (Vp) dan Volume bulk (Vb) ke dalam rumus

𝑉𝑝 𝑉𝑏

x 100%.Dari perhitungan

didapat nilai porositas effektifnya sebesar 17,94%.Harga porositas yang didapatkan dengan cara Mercury Injection Pump termasuk dalam kategori sangat baik.

25

2.7.

Kesimpulan 1. Porositas adalah perbandingan antara volume total pori-pori dengan volume total batuan persatuan volume 2. Hasil perhitungan porositas dengan penimbang menghasilkan harga % sedangkan harga porositas yang dihasilkan dan mercury injection pump adalah % 3. Berdasarkan hasil perhitungan yang didapat dari cara menimbang 4. Menunjukkan bahwa harga porositas dan core tersebut jelek 5. Sedangkan hasil perhitungan dengan cara mercury injection menunjukkan bahwa harga porositas core tersebut sangat baik